車両の駆動システム
【課題】複数のコンデンサを冷却するシステムを最適化した車両の駆動システムを提供する。
【解決手段】車両の駆動システムは、バッテリ９００と、バッテリ９００からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と一体化され、インバータ７２０,７３０を有し、モータジェネレータＭＧ２を制御するＰＣＵ７００と、インバータ７２０,７３０を冷却する冷却水１３５０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を冷却するオイル１０５０とを備える。ＰＣＵ７００は、平滑コンデンサＣ２および平滑コンデンサＣ２に対して電気的にバッテリ９００に近い側に設けられるフィルタコンデンサＣ１を含む。ここで、平滑コンデンサＣ２は冷却水１３５０により冷却され、フィルタコンデンサＣ１はオイル１０５０により冷却される。
【解決手段】車両の駆動システムは、バッテリ９００と、バッテリ９００からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と一体化され、インバータ７２０,７３０を有し、モータジェネレータＭＧ２を制御するＰＣＵ７００と、インバータ７２０,７３０を冷却する冷却水１３５０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を冷却するオイル１０５０とを備える。ＰＣＵ７００は、平滑コンデンサＣ２および平滑コンデンサＣ２に対して電気的にバッテリ９００に近い側に設けられるフィルタコンデンサＣ１を含む。ここで、平滑コンデンサＣ２は冷却水１３５０により冷却され、フィルタコンデンサＣ１はオイル１０５０により冷却される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動システムに関し、特に、回転電機と該回転電機の動作を制御する電気機器とが一体化された車両の駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機と該回転電機に電気的に接続された電気機器とが一体化された構造を有する車両用の駆動装置が従来から知られている。
【０００３】
たとえば、特開２００１−１１９８９８号公報（特許文献１）では、インバータケースを駆動装置ケースに対して一体化し、車両への搭載性を向上させた車両用駆動装置が記載されている。
【０００４】
同様に、特開２００１−３２２４３９号公報（特許文献２）、特開平１０−２４８１９８号公報（特許文献３）および特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献４）などにおいて、回転電機であるモータと電気機器であるインバータとを一体化した車両用駆動装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１１９８９８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２４３９号公報
【特許文献３】特開平１０−２４８１９８号公報
【特許文献４】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】
回転電機を制御する電気機器に複数のコンデンサが設けられる場合、複数のコンデンサの発熱状態が異なる場合にも、これらのコンデンサを冷却するシステムを最適化することが望まれる。また、上記とは異なる観点では、複数のコンデンサに繋がれる配線を最適化することで、該配線を短くして駆動システムの車両への搭載性を向上させることが望まれる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜４では、複数のコンデンサの冷却システムや電気的接続構造について具体的に開示されていないため、上記の要請を必ずしも十分に満たすことができない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものである。本発明の１つの目的は、複数のコンデンサを冷却するシステムを最適化した車両の駆動システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、複数のコンデンサに接続される配線を短くして搭載性を向上させた車両の駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両の駆動システムは、１つの局面では、電源と、電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、回転電機と一体化され、インバータを有し、該回転電機を制御する電気機器と、インバータを冷却する第１の冷媒と、回転電機を冷却する第２の冷媒とを備え、電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、第１と第２コンデンサの一方は第１の冷媒により冷却され、第１と第２コンデンサの他方は第２の冷媒により冷却される。
【０００９】
上記構成によれば、第１と第２コンデンサを異なる冷媒により冷却することで、第１と第２コンデンサで発熱状況が異なる場合、たとえば、第１と第２コンデンサの一方の発熱量が顕著に大きくなった場合でも、システム全体に及ぼす影響を緩和することができる。
【００１０】
１つの局面では、上記車両の駆動システムは、インバータに取付けられる冷却器をさらに備え、第１の冷媒は冷却器内を流れる冷媒を含む。
【００１１】
他の局面では、上記車両の駆動システムは、回転電機を収納するハウジングをさらに備え、第２の冷媒はハウジング内に貯留されたオイルを含む。
【００１２】
さらに他の局面では、上記車両の駆動システムは、インバータに取付けられる冷却器と、回転電機を収納するハウジングとをさらに備え、第１の冷媒は冷却器内を流れる冷媒を含み、第２の冷媒はハウジング内に貯留されたオイルを含み、第１コンデンサは第２コンデンサよりも大きな容量を有し、第１コンデンサは第１の冷媒により冷却され、第２コンデンサは第２の冷媒により冷却される。
【００１３】
１つの例として、上述した車両の駆動システムにおいて、電気機器は、直流電圧の昇圧または降圧を行なうコンバータを有し、第１コンデンサは、電気的にインバータと並列に接続され、第２コンデンサは、電気的に電源とコンバータとの間に設けられる。
【００１４】
本発明に係る車両の駆動システムは、他の局面では、電源と、電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、回転電機と一体化され、該回転電機を制御する電気機器とを備え、電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、回転電機は車両前方に位置するエンジンルーム内に設けられ、電源は回転電機よりも車両後方側に設けられ、第２コンデンサは第１コンデンサよりも車両後方側に配置される。
【００１５】
上記構成によれば、第１コンデンサに対して電気的に電源に近い側に設けられる第２コンデンサを、第１コンデンサに対して車両の後方側に設けることにより、電源と第２コンデンサとを繋ぐ配線を短くすることができるので、駆動システムの車両への搭載性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１つの局面では、車両の駆動システムにおいて、複数のコンデンサを冷却するシステムを最適化することができる。また、他の局面では、車両の駆動システムにおいて、複数のコンデンサに接続される配線を短くして搭載性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１８】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００１９】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムを有するハイブリッド車両の構成を示す概略図である。
【００２０】
図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト５００と、前輪である駆動輪６００Ｌ，６００Ｒと、ＰＣＵ（Power Control Unit）７００と、ケーブル８００と、バッテリ９００とを備える。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ＰＣＵ７００とは、エンジンルーム２内に配設される。モータジェネレータ２００とＰＣＵ７００とは、ケーブル８００Ａにより接続される。ＰＣＵ７００とバッテリ９００とは、ケーブル８００Ｂにより接続される。また、エンジン１００およびモータジェネレータ２００からなる動力出力装置は、動力分割機構３００および減速機構を介してディファレンシャル機構４００に連結されている。ディファレンシャル機構４００は、ドライブシャフト５００を介して駆動輪６００Ｌ，６００Ｒに連結されている。
【００２２】
モータジェネレータ２００は、３相交流同期電動発電機であって、ＰＣＵ７００から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータ２００は、ハイブリッド車両１の減速時等においては発電機としても使用され、その発電作用（回生発電）により交流電力を発電し、その発電した交流電力をＰＣＵ７００へ出力する。動力分割機構３００は、後述するプラネタリギヤを含んで構成される。
【００２３】
ＰＣＵ７００は、バッテリ９００から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００を駆動制御する。また、ＰＣＵ７００は、モータジェネレータ２００が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ９００を充電する。
【００２４】
図２は、図１に示されるモータジェネレータ２００および動力分割機構３００の詳細について説明するための模式図である。
【００２５】
図２を参照して、モータジェネレータ２００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含んで構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ、ロータ２１１，２２１と、ステータ２１２，２２２とを含んで構成される。
【００２６】
また、動力分割機構３００は、プラネタリギヤ３１０，３２０を含んで構成される。プラネタリギヤ３１０，３２０は、それぞれ、サンギヤ３１１，３２１、ピニオンギヤ３１２，３２２、プラネタリキャリヤ３１３，３２３およびリングギヤ３１４，３２４を含んで構成される。
【００２７】
エンジン１００のクランクシャフト１１０と、モータジェネレータＭＧ１のロータ２１１と、モータジェネレータＭＧ２のロータ２２１とは、同じ軸を中心に回転する。
【００２８】
プラネタリギヤ３１０におけるサンギヤ３１１は、クランクシャフト１１０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合される。リングギヤ３１４は、クランクシャフト１１０と同軸上で回転可能に支持されている。ピニオンギヤ３１２は、サンギヤ３１１とリングギヤ３１４との間に配置され、サンギヤ３１１の外周を自転しながら公転する。プラネタリキャリヤ３１３は、クランクシャフト１１０の端部に結合され、各ピニオンギヤ３１２の回転軸を支持する。
【００２９】
動力分割機構３００からの動力取出用のカウンタドライブギヤが、リングギヤ３１４と一体的に回転する。カウンタドライブギヤは、カウンタギヤ３５０に接続されている。そしてカウンタドライブギヤとカウンタギヤ３５０との間で動力の伝達がなされる。カウンタギヤ３５０はディファレンシャル機構４００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機構４００に伝達され、カウンタギヤ３５０はディファレンシャル機構４００によって駆動される。
【００３０】
モータジェネレータＭＧ１は、主として、永久磁石による磁界とロータ２１１の回転との相互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。
【００３１】
モータジェネレータＭＧ２のロータ２２１は、減速機としてのプラネタリギヤ３２０を介して、プラネタリギヤ３１０のリングギヤ３１４と一体的に回転するリングギヤケースに結合されている。
【００３２】
モータジェネレータＭＧ２は、ロータ２２１に埋め込まれた永久磁石による磁界とステータ２２２に巻回された三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ２２１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ＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ２２１の回転との相互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３３】
プラネタリギヤ３２０は、回転要素の１つであるプラネタリキャリヤ３２３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、プラネタリギヤ３２０は、ロータ２２１のシャフトに結合されたサンギヤ３２１と、リングギヤ３１４と一体的に回転するリングギヤ３２４と、リングギヤ３２４およびサンギヤ３２１に噛み合い、サンギヤ３２１の回転をリングギヤ３２４に伝達するピニオンギヤ３２２とを含む。
【００３４】
図３は、ＰＣＵ７００の主要部の構成を示す回路図である。図３を参照して、ＰＣＵ７００は、コンバータ７１０と、インバータ７２０，７３０と、制御装置７４０と、フィルタコンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ２とを含んで構成される。コンバータ７１０は、バッテリＢとインバータ７２０，７３０との間に接続され、インバータ７２０，７３０は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と接続される。
【００３５】
コンバータ７１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は直列に接続され、制御装置７４０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリＢの正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。
【００３６】
このコンバータ７１０は、リアクトルＬを用いてバッテリＢから受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ７１０は、インバータ７２０，７３０から受ける直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。
【００３７】
インバータ７２０，７３０は、それぞれ、Ｕ相アーム７２１Ｕ，７３１Ｕ、Ｖ相アーム７２１Ｖ，７３１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗ，７３１Ｗを含む。Ｕ相アーム７２１Ｕ、Ｖ相アーム７２１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。同様に、Ｕ相アーム７３１Ｕ、Ｖ相アーム７３１ＶおよびＷ相アーム７３１Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。
【００３８】
Ｕ相アーム７２１Ｕは、直列接続された２つのパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含む。同様に、Ｕ相アーム７３１Ｕ、Ｖ相アーム７２１Ｖ，７３１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗ，７３１Ｗは、それぞれ、直列接続された２つのパワートランジスタＱ５〜Ｑ１４を含む。また、各パワートランジスタＱ３〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。
【００３９】
インバータ７２０，７３０の各相アームの中間点は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成
される。
【００４０】
フィルタコンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、平滑コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００４１】
インバータ７２０，７３０は、制御装置７４０からの駆動信号に基づいて、平滑コンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。
【００４２】
制御装置７４０は、モータトルク指令値、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相電流値、およびインバータ７２０，７３０の入力電圧に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ１４をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ７２０，７３０へ出力する。
【００４３】
また、制御装置７４０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７２０，７３０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７１０へ出力する。
【００４４】
さらに、制御装置７４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリＢを充電するため、コンバータ７１０およびインバータ７２０，７３０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４のスイッチング動作を制御する。
【００４５】
ＰＣＵ７００の動作時において、コンバータ７１０およびインバータ７２０，７３０を構成するパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４は発熱する。したがって、これらの半導体素子の冷却を促進するための冷却構造を設ける必要がある。
【００４６】
次に、図４,図５を用いて、本実施の形態に係る車両の駆動システムについて説明する。図４,図５は、それぞれ、本実施の形態に係る駆動システムに含まれる駆動ユニットを模式的に示した側面図および上面図である。
【００４７】
図４，図５に示すように、駆動ユニットは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、カウンタギヤ３５０と、ドライブシャフト５００に連結されるディファレンシャル機構４００とを含んで構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を収納するハウジングの底部には、オイル貯留部１０００が形成され、オイル貯留部１０００にはオイル１０５０が貯留されている。また、駆動ユニットの上方側には、キャッチタンク１１００が形成されている。オイル貯留部１０００に貯留されたオイル１０５０は、駆動ユニットの動作に伴なって、キャッチタック１１００に向けて掻き上げられる。キャッチタンク１１００に貯留されたオイルは、駆動ユニットの各部に向けて供給され、潤滑や冷却に利用される。
【００４８】
フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬは、カウンタギヤ３５０の側方に設けられる。図２,図５に示すように、駆動ユニットは、軸方向に並ぶ２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間に動力分割機構３００が設けられ、動力分割機構３００から動力が伝達されるようにカウンタギヤ３５０が設けられる構成を有する。したがって、カウンタギヤ３５０の側方には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の軸長分の余裕スペースが空きやすい。本実施の形態では、この余裕スペースにフィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬを配置している。なお、フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬは、キャッチタンク１１００に貯留されたオイル１０５０により冷却される。
【００４９】
駆動ユニットの下方側には、冷却プレート１２００が取り付けられている。冷却プレート１２００上には、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭ（Inteligent Power Module）および制御装置７４０（制御基板）が搭載されている。冷却プレート１２００内には、ラジエータから供給された冷却水が流入する。これにより、ＩＰＭの冷却が行なわれる。なお、冷却プレート１２００内を流れた冷却水１３５０は、駆動ユニットの車両前方側に位置する平滑コンデンサＣ２の外周に形成された冷却水路内に流れ込む。これにより、平滑コンデンサＣ２の冷却が行なわれる。すなわち、本実施の形態では、フィルタコンデンサＣ１の冷却と平滑コンデンサＣ２の冷却とを異なる冷媒により行なっている。
【００５０】
図４，図５の例のように、、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭならびに制御装置７４０をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の下方に設けることで、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とＰＣＵ７００とを一体化した構造を採用する場合において、ＰＣＵ７００のメンテナンス性を向上させることができる。また、駆動ユニットの支持構造は、駆動ユニットの上方または側方から該駆動ユニットを支持する場合が多い傾向にあるため、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の下方に比較的スペースの余裕が生じやすくなる。図４，図５の例では、このスペースの余裕部分にＩＰＭを搭載している。
【００５１】
本実施の形態に係る車両の駆動システムによれば、フィルタコンデンサＣ１と平滑コンデンサＣ２とを異なる冷媒により冷却することで、たとえば、フィルタコンデンサＣ１および平滑コンデンサＣ２の一方の発熱量が顕著に大きくなった場合でも、システム全体に及ぼす影響を緩和することができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、図４に示すように、フィルタコンデンサＣ１を平滑コンデンサＣ２に対して車両の後方側に配置している。このようにすることで、平滑コンデンサＣ２に対して電気的にバッテリ９００に近い側に設けられるフィルタコンデンサＣ１とバッテリ９００とを繋ぐ配線を短くすることができるので、駆動システムの車両への搭載性を向上させることができる。
【００５３】
図６は、本実施の形態に係る車両の駆動システムに含まれる駆動ユニットの変形例を模式的に示した側面図である。図６を参照して、本変形例に係る駆動ユニットは、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭおよび制御装置７４０を車両前方側に配置したことを特徴とする。
【００５４】
エンジン１００とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む駆動ユニットとを車両の幅方向に沿って並べた場合、エンジン１００の方が駆動ユニットよりも大きいため、エンジン１００と車両前方に位置するラジエータとの隙間を確保しようとすると、駆動ユニットの前方側には比較的スペースの余裕が生じやすくなる。図６の例では、このスペースの余裕部分にＩＰＭを搭載している。
【００５５】
図６の例においても、図４,図５の例と同様に、カウンタギヤ３５０の側方にフィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬが配置される。また、平滑コンデンサＣ２の冷却用のウォータジャケット１３００には、図４，図５の例と同様に、冷却プレート１２００内の冷却水が導かれれている。
【００５６】
次に、図７〜図１０を用いて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と一体化されるインバータ７２０，７３０の各種搭載構造を比較検討した結果について説明する。
【００５７】
図７，図８は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭを分割して搭載した例を示す。図７の例では、ＩＰＭは、パワートランジスタＱ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８を含むＩＰＭと、パワートランジスタＱ９〜Ｑ１４およびダイオードＤ９〜Ｄ１４を含むＩＰＭとに分割して搭載されている。また、図８の例では、ＩＰＭは、さらに多くのモジュールに分割して搭載されている。図７，図８の例のように、ＩＰＭを分割することで、ＩＰＭ用のスペースを容易に確保することができる。しかしながら、一方で、ＩＰＭを分割することで、分割されたＩＰＭ間の冷却水路構成やバスバー構成、および、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の外周におけるインバータ防水用カバーの構成が複雑になるという問題がある。結果として、図７，図８の例では、モータ−インバータ一体化構造の製造コストが増大する。
【００５８】
図９は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭと、フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬと、平滑コンデンサＣ２とをすべて一枚の冷却プレート１２００上に搭載した例を示す。図９の例によれば、冷却水路構成、バスバー構成、およびインバータ防水用カバーなどが簡素化され、モータ−インバータ一体化構造の製造コストを抑制することができる。一方で、一枚の冷却プレート１２００上にインバータ７２０，７３０を構成するすべての素子を搭載することで、これらの素子が駆動ユニット外周における一箇所に集中し、搭載スペースに余裕が無くなるという問題がある。
【００５９】
図１０は、図４〜図６に示す例と同様に、インバータ７２０を、フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬと、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭと、平滑コンデンサＣ２とに分割して搭載した例を示す。図１０の例によれば、モータ−インバータ一体化構造の製造コストが過度に増大することを抑制しながら、搭載スペースに比較的余裕をもたせて駆動ユニットの小型化を図ることができる。
【００６０】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る車両の駆動システムは、「電源」としてのバッテリ９００と、バッテリ９００からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される「回転電機」としてのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と一体化され、インバータ７２０,７３０を有し、モータジェネレータＭＧ２を制御する「電気機器」としてのＰＣＵ７００と、インバータ７２０,７３０を冷却する「第１の冷媒」としての冷却水１３５０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を冷却する「第２の冷媒」としてのオイル１０５０とを備える。ＰＣＵ７００は、「第１コンデンサ」としての平滑コンデンサＣ２および平滑コンデンサＣ２に対して電気的にバッテリ９００に近い側に設けられる「第２コンデンサ」としてのフィルタコンデンサＣ１を含む。ここで、平滑コンデンサＣ２は冷却水１３５０により冷却され、フィルタコンデンサＣ１はオイル１０５０により冷却される。
【００６１】
上記車両の駆動システムは、ＰＣＵ７００に取付けられる「冷却器」としての冷却プレート１２００を備える。冷却水１３５０は冷却プレート１２００を流れる冷媒である。また、オイル１０５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を収納するハウジングに形成されたオイル貯留部１０００に貯留される。
【００６２】
また、本実施の形態に係る駆動システムにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、車両前方に位置するエンジンルーム２内に設けられる。他方、バッテリ９００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２よりも車両後方側に設けられる。電気的にバッテリ９００に近い側に配置されるフィルタコンデンサＣ１は、平滑コンデンサＣ２よりも車両後方側に配置される。
【００６３】
より具体的には、本実施の形態に係る車両の駆動システムにおいて、ＰＣＵ７００は、直流電圧の昇圧または降圧を行なうコンバータ７１０および直流電圧と交流電圧との相互変換を行なうインバータ７２０，７３０を有し、平滑コンデンサＣ２は、電気的にインバータ７２０，７３０と並列に接続され、フィルタコンデンサＣ１は、電気的にバッテリ９００とコンバータ７１０との間に設けられる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、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】
【００６５】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムが適用されるハイブリッド車両の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示されるモータジェネレータおよび動力分割機構の詳細について説明するための模式図である。
【図３】図１に示されるＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムに含まれる駆動ユニットを模式的に示した側面図である。
【図５】図４に示される駆動ユニットを模式的に示した上面図である。
【図６】本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムに含まれる駆動ユニットの変形例を模式的に示した側面図である。
【図７】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その１）である。
【図８】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その２）である。
【図９】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その３）である。
【図１０】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その４）である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ハイブリッド車両、２ エンジンルーム、１００ エンジン、１１０ クランクシャフト、２００，ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、２１１，２２１ ロータ、２１２，２２２ ステータ、３００ 動力分割機構、３１０，３２０ プラネタリギヤ、３１１，３２１ サンギヤ、３１２，３２２ ピニオンギヤ、３１３，３２３ プラネタリキャリヤ、３１４，３２４ リングギヤ、３５０ カウンタギヤ、４００ ディファレンシャル機構、５００ ドライブシャフト、６００Ｌ，６００Ｒ 駆動輪、７００ ＰＣＵ、７１０ コンバータ、７２０，７３０ インバータ、７２１Ｕ，７３１Ｕ Ｕ相アーム、７２１Ｖ，７３１Ｖ Ｖ相アーム、７２１Ｗ，７３１Ｗ Ｗ相アーム、７４０ 制御装置、１０５０ オイル、８００，８００Ａ，８００Ｂ ケーブル、９００ バッテリ、１０００ オイル貯留部、１１００ キャッチタンク、１２００ 冷却プレート、１３００ ウォータジャケット、Ｃ１ フィルタコンデンサ、Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ１４ パワートランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動システムに関し、特に、回転電機と該回転電機の動作を制御する電気機器とが一体化された車両の駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機と該回転電機に電気的に接続された電気機器とが一体化された構造を有する車両用の駆動装置が従来から知られている。
【０００３】
たとえば、特開２００１−１１９８９８号公報（特許文献１）では、インバータケースを駆動装置ケースに対して一体化し、車両への搭載性を向上させた車両用駆動装置が記載されている。
【０００４】
同様に、特開２００１−３２２４３９号公報（特許文献２）、特開平１０−２４８１９８号公報（特許文献３）および特開２００４−３４３８４５号公報（特許文献４）などにおいて、回転電機であるモータと電気機器であるインバータとを一体化した車両用駆動装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１１９８９８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２２４３９号公報
【特許文献３】特開平１０−２４８１９８号公報
【特許文献４】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】
回転電機を制御する電気機器に複数のコンデンサが設けられる場合、複数のコンデンサの発熱状態が異なる場合にも、これらのコンデンサを冷却するシステムを最適化することが望まれる。また、上記とは異なる観点では、複数のコンデンサに繋がれる配線を最適化することで、該配線を短くして駆動システムの車両への搭載性を向上させることが望まれる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜４では、複数のコンデンサの冷却システムや電気的接続構造について具体的に開示されていないため、上記の要請を必ずしも十分に満たすことができない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものである。本発明の１つの目的は、複数のコンデンサを冷却するシステムを最適化した車両の駆動システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、複数のコンデンサに接続される配線を短くして搭載性を向上させた車両の駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両の駆動システムは、１つの局面では、電源と、電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、回転電機と一体化され、インバータを有し、該回転電機を制御する電気機器と、インバータを冷却する第１の冷媒と、回転電機を冷却する第２の冷媒とを備え、電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、第１と第２コンデンサの一方は第１の冷媒により冷却され、第１と第２コンデンサの他方は第２の冷媒により冷却される。
【０００９】
上記構成によれば、第１と第２コンデンサを異なる冷媒により冷却することで、第１と第２コンデンサで発熱状況が異なる場合、たとえば、第１と第２コンデンサの一方の発熱量が顕著に大きくなった場合でも、システム全体に及ぼす影響を緩和することができる。
【００１０】
１つの局面では、上記車両の駆動システムは、インバータに取付けられる冷却器をさらに備え、第１の冷媒は冷却器内を流れる冷媒を含む。
【００１１】
他の局面では、上記車両の駆動システムは、回転電機を収納するハウジングをさらに備え、第２の冷媒はハウジング内に貯留されたオイルを含む。
【００１２】
さらに他の局面では、上記車両の駆動システムは、インバータに取付けられる冷却器と、回転電機を収納するハウジングとをさらに備え、第１の冷媒は冷却器内を流れる冷媒を含み、第２の冷媒はハウジング内に貯留されたオイルを含み、第１コンデンサは第２コンデンサよりも大きな容量を有し、第１コンデンサは第１の冷媒により冷却され、第２コンデンサは第２の冷媒により冷却される。
【００１３】
１つの例として、上述した車両の駆動システムにおいて、電気機器は、直流電圧の昇圧または降圧を行なうコンバータを有し、第１コンデンサは、電気的にインバータと並列に接続され、第２コンデンサは、電気的に電源とコンバータとの間に設けられる。
【００１４】
本発明に係る車両の駆動システムは、他の局面では、電源と、電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、回転電機と一体化され、該回転電機を制御する電気機器とを備え、電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、回転電機は車両前方に位置するエンジンルーム内に設けられ、電源は回転電機よりも車両後方側に設けられ、第２コンデンサは第１コンデンサよりも車両後方側に配置される。
【００１５】
上記構成によれば、第１コンデンサに対して電気的に電源に近い側に設けられる第２コンデンサを、第１コンデンサに対して車両の後方側に設けることにより、電源と第２コンデンサとを繋ぐ配線を短くすることができるので、駆動システムの車両への搭載性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１つの局面では、車両の駆動システムにおいて、複数のコンデンサを冷却するシステムを最適化することができる。また、他の局面では、車両の駆動システムにおいて、複数のコンデンサに接続される配線を短くして搭載性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１８】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００１９】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムを有するハイブリッド車両の構成を示す概略図である。
【００２０】
図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト５００と、前輪である駆動輪６００Ｌ，６００Ｒと、ＰＣＵ（Power Control Unit）７００と、ケーブル８００と、バッテリ９００とを備える。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ＰＣＵ７００とは、エンジンルーム２内に配設される。モータジェネレータ２００とＰＣＵ７００とは、ケーブル８００Ａにより接続される。ＰＣＵ７００とバッテリ９００とは、ケーブル８００Ｂにより接続される。また、エンジン１００およびモータジェネレータ２００からなる動力出力装置は、動力分割機構３００および減速機構を介してディファレンシャル機構４００に連結されている。ディファレンシャル機構４００は、ドライブシャフト５００を介して駆動輪６００Ｌ，６００Ｒに連結されている。
【００２２】
モータジェネレータ２００は、３相交流同期電動発電機であって、ＰＣＵ７００から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータ２００は、ハイブリッド車両１の減速時等においては発電機としても使用され、その発電作用（回生発電）により交流電力を発電し、その発電した交流電力をＰＣＵ７００へ出力する。動力分割機構３００は、後述するプラネタリギヤを含んで構成される。
【００２３】
ＰＣＵ７００は、バッテリ９００から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００を駆動制御する。また、ＰＣＵ７００は、モータジェネレータ２００が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ９００を充電する。
【００２４】
図２は、図１に示されるモータジェネレータ２００および動力分割機構３００の詳細について説明するための模式図である。
【００２５】
図２を参照して、モータジェネレータ２００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含んで構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、それぞれ、ロータ２１１，２２１と、ステータ２１２，２２２とを含んで構成される。
【００２６】
また、動力分割機構３００は、プラネタリギヤ３１０，３２０を含んで構成される。プラネタリギヤ３１０，３２０は、それぞれ、サンギヤ３１１，３２１、ピニオンギヤ３１２，３２２、プラネタリキャリヤ３１３，３２３およびリングギヤ３１４，３２４を含んで構成される。
【００２７】
エンジン１００のクランクシャフト１１０と、モータジェネレータＭＧ１のロータ２１１と、モータジェネレータＭＧ２のロータ２２１とは、同じ軸を中心に回転する。
【００２８】
プラネタリギヤ３１０におけるサンギヤ３１１は、クランクシャフト１１０に軸中心を貫通された中空のサンギヤ軸に結合される。リングギヤ３１４は、クランクシャフト１１０と同軸上で回転可能に支持されている。ピニオンギヤ３１２は、サンギヤ３１１とリングギヤ３１４との間に配置され、サンギヤ３１１の外周を自転しながら公転する。プラネタリキャリヤ３１３は、クランクシャフト１１０の端部に結合され、各ピニオンギヤ３１２の回転軸を支持する。
【００２９】
動力分割機構３００からの動力取出用のカウンタドライブギヤが、リングギヤ３１４と一体的に回転する。カウンタドライブギヤは、カウンタギヤ３５０に接続されている。そしてカウンタドライブギヤとカウンタギヤ３５０との間で動力の伝達がなされる。カウンタギヤ３５０はディファレンシャル機構４００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機構４００に伝達され、カウンタギヤ３５０はディファレンシャル機構４００によって駆動される。
【００３０】
モータジェネレータＭＧ１は、主として、永久磁石による磁界とロータ２１１の回転との相互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。
【００３１】
モータジェネレータＭＧ２のロータ２２１は、減速機としてのプラネタリギヤ３２０を介して、プラネタリギヤ３１０のリングギヤ３１４と一体的に回転するリングギヤケースに結合されている。
【００３２】
モータジェネレータＭＧ２は、ロータ２２１に埋め込まれた永久磁石による磁界とステータ２２２に巻回された三相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータ２２１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ＭＧ２は、永久磁石による磁界とロータ２２１の回転との相互作用により三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機としても動作する。
【００３３】
プラネタリギヤ３２０は、回転要素の１つであるプラネタリキャリヤ３２３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、プラネタリギヤ３２０は、ロータ２２１のシャフトに結合されたサンギヤ３２１と、リングギヤ３１４と一体的に回転するリングギヤ３２４と、リングギヤ３２４およびサンギヤ３２１に噛み合い、サンギヤ３２１の回転をリングギヤ３２４に伝達するピニオンギヤ３２２とを含む。
【００３４】
図３は、ＰＣＵ７００の主要部の構成を示す回路図である。図３を参照して、ＰＣＵ７００は、コンバータ７１０と、インバータ７２０，７３０と、制御装置７４０と、フィルタコンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ２とを含んで構成される。コンバータ７１０は、バッテリＢとインバータ７２０，７３０との間に接続され、インバータ７２０，７３０は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と接続される。
【００３５】
コンバータ７１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとを含む。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は直列に接続され、制御装置７４０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリＢの正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。
【００３６】
このコンバータ７１０は、リアクトルＬを用いてバッテリＢから受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ７１０は、インバータ７２０，７３０から受ける直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。
【００３７】
インバータ７２０，７３０は、それぞれ、Ｕ相アーム７２１Ｕ，７３１Ｕ、Ｖ相アーム７２１Ｖ，７３１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗ，７３１Ｗを含む。Ｕ相アーム７２１Ｕ、Ｖ相アーム７２１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。同様に、Ｕ相アーム７３１Ｕ、Ｖ相アーム７３１ＶおよびＷ相アーム７３１Ｗは、ノードＮ１とノードＮ２との間に並列に接続される。
【００３８】
Ｕ相アーム７２１Ｕは、直列接続された２つのパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含む。同様に、Ｕ相アーム７３１Ｕ、Ｖ相アーム７２１Ｖ，７３１ＶおよびＷ相アーム７２１Ｗ，７３１Ｗは、それぞれ、直列接続された２つのパワートランジスタＱ５〜Ｑ１４を含む。また、各パワートランジスタＱ３〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。
【００３９】
インバータ７２０，７３０の各相アームの中間点は、それぞれ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。そして、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成
される。
【００４０】
フィルタコンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、平滑コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００４１】
インバータ７２０，７３０は、制御装置７４０からの駆動信号に基づいて、平滑コンデンサＣ２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。
【００４２】
制御装置７４０は、モータトルク指令値、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相電流値、およびインバータ７２０，７３０の入力電圧に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ１４をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ７２０，７３０へ出力する。
【００４３】
また、制御装置７４０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７２０，７３０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７１０へ出力する。
【００４４】
さらに、制御装置７４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリＢを充電するため、コンバータ７１０およびインバータ７２０，７３０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４のスイッチング動作を制御する。
【００４５】
ＰＣＵ７００の動作時において、コンバータ７１０およびインバータ７２０，７３０を構成するパワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４は発熱する。したがって、これらの半導体素子の冷却を促進するための冷却構造を設ける必要がある。
【００４６】
次に、図４,図５を用いて、本実施の形態に係る車両の駆動システムについて説明する。図４,図５は、それぞれ、本実施の形態に係る駆動システムに含まれる駆動ユニットを模式的に示した側面図および上面図である。
【００４７】
図４，図５に示すように、駆動ユニットは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、カウンタギヤ３５０と、ドライブシャフト５００に連結されるディファレンシャル機構４００とを含んで構成される。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を収納するハウジングの底部には、オイル貯留部１０００が形成され、オイル貯留部１０００にはオイル１０５０が貯留されている。また、駆動ユニットの上方側には、キャッチタンク１１００が形成されている。オイル貯留部１０００に貯留されたオイル１０５０は、駆動ユニットの動作に伴なって、キャッチタック１１００に向けて掻き上げられる。キャッチタンク１１００に貯留されたオイルは、駆動ユニットの各部に向けて供給され、潤滑や冷却に利用される。
【００４８】
フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬは、カウンタギヤ３５０の側方に設けられる。図２,図５に示すように、駆動ユニットは、軸方向に並ぶ２つのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間に動力分割機構３００が設けられ、動力分割機構３００から動力が伝達されるようにカウンタギヤ３５０が設けられる構成を有する。したがって、カウンタギヤ３５０の側方には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の軸長分の余裕スペースが空きやすい。本実施の形態では、この余裕スペースにフィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬを配置している。なお、フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬは、キャッチタンク１１００に貯留されたオイル１０５０により冷却される。
【００４９】
駆動ユニットの下方側には、冷却プレート１２００が取り付けられている。冷却プレート１２００上には、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭ（Inteligent Power Module）および制御装置７４０（制御基板）が搭載されている。冷却プレート１２００内には、ラジエータから供給された冷却水が流入する。これにより、ＩＰＭの冷却が行なわれる。なお、冷却プレート１２００内を流れた冷却水１３５０は、駆動ユニットの車両前方側に位置する平滑コンデンサＣ２の外周に形成された冷却水路内に流れ込む。これにより、平滑コンデンサＣ２の冷却が行なわれる。すなわち、本実施の形態では、フィルタコンデンサＣ１の冷却と平滑コンデンサＣ２の冷却とを異なる冷媒により行なっている。
【００５０】
図４，図５の例のように、、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭならびに制御装置７４０をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の下方に設けることで、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とＰＣＵ７００とを一体化した構造を採用する場合において、ＰＣＵ７００のメンテナンス性を向上させることができる。また、駆動ユニットの支持構造は、駆動ユニットの上方または側方から該駆動ユニットを支持する場合が多い傾向にあるため、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の下方に比較的スペースの余裕が生じやすくなる。図４，図５の例では、このスペースの余裕部分にＩＰＭを搭載している。
【００５１】
本実施の形態に係る車両の駆動システムによれば、フィルタコンデンサＣ１と平滑コンデンサＣ２とを異なる冷媒により冷却することで、たとえば、フィルタコンデンサＣ１および平滑コンデンサＣ２の一方の発熱量が顕著に大きくなった場合でも、システム全体に及ぼす影響を緩和することができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、図４に示すように、フィルタコンデンサＣ１を平滑コンデンサＣ２に対して車両の後方側に配置している。このようにすることで、平滑コンデンサＣ２に対して電気的にバッテリ９００に近い側に設けられるフィルタコンデンサＣ１とバッテリ９００とを繋ぐ配線を短くすることができるので、駆動システムの車両への搭載性を向上させることができる。
【００５３】
図６は、本実施の形態に係る車両の駆動システムに含まれる駆動ユニットの変形例を模式的に示した側面図である。図６を参照して、本変形例に係る駆動ユニットは、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭおよび制御装置７４０を車両前方側に配置したことを特徴とする。
【００５４】
エンジン１００とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む駆動ユニットとを車両の幅方向に沿って並べた場合、エンジン１００の方が駆動ユニットよりも大きいため、エンジン１００と車両前方に位置するラジエータとの隙間を確保しようとすると、駆動ユニットの前方側には比較的スペースの余裕が生じやすくなる。図６の例では、このスペースの余裕部分にＩＰＭを搭載している。
【００５５】
図６の例においても、図４,図５の例と同様に、カウンタギヤ３５０の側方にフィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬが配置される。また、平滑コンデンサＣ２の冷却用のウォータジャケット１３００には、図４，図５の例と同様に、冷却プレート１２００内の冷却水が導かれれている。
【００５６】
次に、図７〜図１０を用いて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と一体化されるインバータ７２０，７３０の各種搭載構造を比較検討した結果について説明する。
【００５７】
図７，図８は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭを分割して搭載した例を示す。図７の例では、ＩＰＭは、パワートランジスタＱ１〜Ｑ８およびダイオードＤ１〜Ｄ８を含むＩＰＭと、パワートランジスタＱ９〜Ｑ１４およびダイオードＤ９〜Ｄ１４を含むＩＰＭとに分割して搭載されている。また、図８の例では、ＩＰＭは、さらに多くのモジュールに分割して搭載されている。図７，図８の例のように、ＩＰＭを分割することで、ＩＰＭ用のスペースを容易に確保することができる。しかしながら、一方で、ＩＰＭを分割することで、分割されたＩＰＭ間の冷却水路構成やバスバー構成、および、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の外周におけるインバータ防水用カバーの構成が複雑になるという問題がある。結果として、図７，図８の例では、モータ−インバータ一体化構造の製造コストが増大する。
【００５８】
図９は、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭと、フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬと、平滑コンデンサＣ２とをすべて一枚の冷却プレート１２００上に搭載した例を示す。図９の例によれば、冷却水路構成、バスバー構成、およびインバータ防水用カバーなどが簡素化され、モータ−インバータ一体化構造の製造コストを抑制することができる。一方で、一枚の冷却プレート１２００上にインバータ７２０，７３０を構成するすべての素子を搭載することで、これらの素子が駆動ユニット外周における一箇所に集中し、搭載スペースに余裕が無くなるという問題がある。
【００５９】
図１０は、図４〜図６に示す例と同様に、インバータ７２０を、フィルタコンデンサＣ１およびリアクトルＬと、パワートランジスタＱ１〜Ｑ１４およびダイオードＤ１〜Ｄ１４を含むＩＰＭと、平滑コンデンサＣ２とに分割して搭載した例を示す。図１０の例によれば、モータ−インバータ一体化構造の製造コストが過度に増大することを抑制しながら、搭載スペースに比較的余裕をもたせて駆動ユニットの小型化を図ることができる。
【００６０】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る車両の駆動システムは、「電源」としてのバッテリ９００と、バッテリ９００からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される「回転電機」としてのモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と一体化され、インバータ７２０,７３０を有し、モータジェネレータＭＧ２を制御する「電気機器」としてのＰＣＵ７００と、インバータ７２０,７３０を冷却する「第１の冷媒」としての冷却水１３５０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を冷却する「第２の冷媒」としてのオイル１０５０とを備える。ＰＣＵ７００は、「第１コンデンサ」としての平滑コンデンサＣ２および平滑コンデンサＣ２に対して電気的にバッテリ９００に近い側に設けられる「第２コンデンサ」としてのフィルタコンデンサＣ１を含む。ここで、平滑コンデンサＣ２は冷却水１３５０により冷却され、フィルタコンデンサＣ１はオイル１０５０により冷却される。
【００６１】
上記車両の駆動システムは、ＰＣＵ７００に取付けられる「冷却器」としての冷却プレート１２００を備える。冷却水１３５０は冷却プレート１２００を流れる冷媒である。また、オイル１０５０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を収納するハウジングに形成されたオイル貯留部１０００に貯留される。
【００６２】
また、本実施の形態に係る駆動システムにおいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、車両前方に位置するエンジンルーム２内に設けられる。他方、バッテリ９００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２よりも車両後方側に設けられる。電気的にバッテリ９００に近い側に配置されるフィルタコンデンサＣ１は、平滑コンデンサＣ２よりも車両後方側に配置される。
【００６３】
より具体的には、本実施の形態に係る車両の駆動システムにおいて、ＰＣＵ７００は、直流電圧の昇圧または降圧を行なうコンバータ７１０および直流電圧と交流電圧との相互変換を行なうインバータ７２０，７３０を有し、平滑コンデンサＣ２は、電気的にインバータ７２０，７３０と並列に接続され、フィルタコンデンサＣ１は、電気的にバッテリ９００とコンバータ７１０との間に設けられる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、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】
【００６５】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムが適用されるハイブリッド車両の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示されるモータジェネレータおよび動力分割機構の詳細について説明するための模式図である。
【図３】図１に示されるＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムに含まれる駆動ユニットを模式的に示した側面図である。
【図５】図４に示される駆動ユニットを模式的に示した上面図である。
【図６】本発明の１つの実施の形態に係る車両の駆動システムに含まれる駆動ユニットの変形例を模式的に示した側面図である。
【図７】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その１）である。
【図８】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その２）である。
【図９】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その３）である。
【図１０】回転電機と一体化される電気機器の搭載構造について説明する図（その４）である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ハイブリッド車両、２ エンジンルーム、１００ エンジン、１１０ クランクシャフト、２００，ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、２１１，２２１ ロータ、２１２，２２２ ステータ、３００ 動力分割機構、３１０，３２０ プラネタリギヤ、３１１，３２１ サンギヤ、３１２，３２２ ピニオンギヤ、３１３，３２３ プラネタリキャリヤ、３１４，３２４ リングギヤ、３５０ カウンタギヤ、４００ ディファレンシャル機構、５００ ドライブシャフト、６００Ｌ，６００Ｒ 駆動輪、７００ ＰＣＵ、７１０ コンバータ、７２０，７３０ インバータ、７２１Ｕ，７３１Ｕ Ｕ相アーム、７２１Ｖ，７３１Ｖ Ｖ相アーム、７２１Ｗ，７３１Ｗ Ｗ相アーム、７４０ 制御装置、１０５０ オイル、８００，８００Ａ，８００Ｂ ケーブル、９００ バッテリ、１０００ オイル貯留部、１１００ キャッチタンク、１２００ 冷却プレート、１３００ ウォータジャケット、Ｃ１ フィルタコンデンサ、Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ１４ パワートランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
前記電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、
前記回転電機と一体化され、インバータを有し、該回転電機を制御する電気機器と、
前記インバータを冷却する第１の冷媒と、
前記回転電機を冷却する第２の冷媒とを備え、
前記電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に前記電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、
前記第１と第２コンデンサの一方は前記第１の冷媒により冷却され、前記第１と第２コンデンサの他方は前記第２の冷媒により冷却される、車両の駆動システム。
【請求項２】
前記インバータに取付けられる冷却器をさらに備え、
前記第１の冷媒は前記冷却器内を流れる冷媒を含む、請求項１に記載の車両の駆動システム。
【請求項３】
前記回転電機を収納するハウジングをさらに備え、
前記第２の冷媒は前記ハウジング内に貯留されたオイルを含む、請求項１に記載の車両の駆動システム。
【請求項４】
前記インバータに取付けられる冷却器と、
前記回転電機を収納するハウジングとをさらに備え、
前記第１の冷媒は前記冷却器内を流れる冷媒を含み、
前記第２の冷媒は前記ハウジング内に貯留されたオイルを含み、
前記第１コンデンサは前記第２コンデンサよりも大きな容量を有し、
前記第１コンデンサは前記第１の冷媒により冷却され、
前記第２コンデンサは前記第２の冷媒により冷却される、請求項１に記載の車両の駆動システム。
【請求項５】
前記電気機器は、直流電圧の昇圧または降圧を行なうコンバータを有し、
前記第１コンデンサは、電気的に前記インバータと並列に接続され、
前記第２コンデンサは、電気的に前記電源と前記コンバータとの間に設けられる、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両の駆動システム。
【請求項６】
電源と、
前記電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、
前記回転電機と一体化され、該回転電機を制御する電気機器とを備え、
前記電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に前記電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、
前記回転電機は車両前方に位置するエンジンルーム内に設けられ、
前記電源は前記回転電機よりも車両後方側に設けられ、
前記第２コンデンサは前記第１コンデンサよりも車両後方側に配置される、車両の駆動システム。
【請求項１】
電源と、
前記電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、
前記回転電機と一体化され、インバータを有し、該回転電機を制御する電気機器と、
前記インバータを冷却する第１の冷媒と、
前記回転電機を冷却する第２の冷媒とを備え、
前記電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に前記電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、
前記第１と第２コンデンサの一方は前記第１の冷媒により冷却され、前記第１と第２コンデンサの他方は前記第２の冷媒により冷却される、車両の駆動システム。
【請求項２】
前記インバータに取付けられる冷却器をさらに備え、
前記第１の冷媒は前記冷却器内を流れる冷媒を含む、請求項１に記載の車両の駆動システム。
【請求項３】
前記回転電機を収納するハウジングをさらに備え、
前記第２の冷媒は前記ハウジング内に貯留されたオイルを含む、請求項１に記載の車両の駆動システム。
【請求項４】
前記インバータに取付けられる冷却器と、
前記回転電機を収納するハウジングとをさらに備え、
前記第１の冷媒は前記冷却器内を流れる冷媒を含み、
前記第２の冷媒は前記ハウジング内に貯留されたオイルを含み、
前記第１コンデンサは前記第２コンデンサよりも大きな容量を有し、
前記第１コンデンサは前記第１の冷媒により冷却され、
前記第２コンデンサは前記第２の冷媒により冷却される、請求項１に記載の車両の駆動システム。
【請求項５】
前記電気機器は、直流電圧の昇圧または降圧を行なうコンバータを有し、
前記第１コンデンサは、電気的に前記インバータと並列に接続され、
前記第２コンデンサは、電気的に前記電源と前記コンバータとの間に設けられる、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両の駆動システム。
【請求項６】
電源と、
前記電源からの電力を用いて車両を駆動、または車両に駆動される回転電機と、
前記回転電機と一体化され、該回転電機を制御する電気機器とを備え、
前記電気機器は、第１コンデンサおよび該第１コンデンサに対して電気的に前記電源に近い側に設けられる第２コンデンサを含み、
前記回転電機は車両前方に位置するエンジンルーム内に設けられ、
前記電源は前記回転電機よりも車両後方側に設けられ、
前記第２コンデンサは前記第１コンデンサよりも車両後方側に配置される、車両の駆動システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２９０６２１（Ｐ２００８−２９０６２１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３９３１６（Ｐ２００７−１３９３１６）
【出願日】平成１９年５月２５日（２００７．５．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２５日（２００７．５．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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