專利名稱：混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，尤其涉及將逆變器和電動機(jī)容 納在一個殼體中的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備。
背景技術(shù)：
大多數(shù)現(xiàn)有的混合動力汽車具有這樣的構(gòu)造用于逆變器的大的盒狀 殼體固定到底盤，電動機(jī)殼體(驅(qū)動橋)布置在底盤下方。考慮到能夠安 裝在盡可能多種車輛上的混合動力車輛驅(qū)動設(shè)備，這種具有兩個殼體的構(gòu) 造使其難以共享元件，因?yàn)楸仨氠槍γ恳环N車輛來優(yōu)化其布置。
關(guān)鍵是希望在一個殼體中儲存和集成為了工作而需要組合的各個單
元。日本專利早期公開No.2004-343845和日本專利早期公開No.2001-119961公開了一種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，其中，電動機(jī)和逆變器集成 為一體。
但是，日本專利早期公開No.2004-343845和日本專利早期公開 No.2001-119961中公開的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備具有僅僅將逆變器置于 電動機(jī)上的這樣的結(jié)構(gòu)，對于當(dāng)驅(qū)動設(shè)備安裝于車輛上時車輛重心在高度 方向的位置仍然有改進(jìn)的余地。此外，沒有考慮到在安裝了混合動力車輛 的驅(qū)動設(shè)備之處節(jié)省空間的問題。
為了能夠在多種車輛上安裝，希望使逆變器和電動機(jī)能夠布置在與通 常車輛中的發(fā)動機(jī)相鄰布置的自動變速器的輪廓大體上相等的輪廓中。
如上所述，在混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備中，要求減小尺寸和節(jié)省空 間。另一方面，為了在避免電池電壓增大的同時保持電動機(jī)電流較小，考 慮了這樣的結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，由升壓轉(zhuǎn)換器增大的電池電壓被供給對電 動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的逆變器。
但是，考慮到包括集成為一體的電動機(jī)和逆變器以及集成為一體的升
壓轉(zhuǎn)換器在內(nèi)的混合動力車輛驅(qū)動設(shè)備，升壓轉(zhuǎn)換器中包括的電抗器是較 大的元件，因此可能是對驅(qū)動設(shè)備減小尺寸和節(jié)省空間造成阻礙的因素。
本發(fā)明的一個目的是提供一種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，該設(shè)備減小 了尺寸并與逆變器集成為一體。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面， 一種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備包括減震 器，內(nèi)燃機(jī)的曲軸連接到減震器；旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其旋轉(zhuǎn)軸被布置成與減震器 的旋轉(zhuǎn)軸重疊；動力分配機(jī)構(gòu)，其將內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的動力與旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生的
動力組合以分配到驅(qū)動軸；動力控制單元，用于執(zhí)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制；以 及殼體，其容納減震器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、動力分配機(jī)構(gòu)以及動力控制單元。動
力控制單元包括電路基板，其上安裝有逆變器和電壓轉(zhuǎn)換器中至少一者 的功率元件；以及電抗器，如果從旋轉(zhuǎn)軸的方向投影，則電抗器被布置在 間隙部分中，該間隙部分形成于在安裝于車輛上時容納有減震器、旋轉(zhuǎn)電 機(jī)、動力分配機(jī)構(gòu)和電路基板的那部分殼體的投影部分的水平尺寸內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)電 機(jī)；動力控制單元，其執(zhí)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制；以及殼體，其容納旋轉(zhuǎn)電機(jī) 以及動力控制單元。動力控制單元包括電路基板，其上安裝有逆變器和
電壓轉(zhuǎn)換器中至少一者的功率元件，并在安裝于車輛上時布置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)
的上方；以及電抗器，如果從旋轉(zhuǎn)軸的方向投影，則電抗器布置在間隙部 分中，該間隙部分形成于在安裝于車輛上時容納有旋轉(zhuǎn)電機(jī)和電路基板的 那部分殼體的投影部分的垂直尺寸內(nèi)，間隙部分具有一輪廓，該輪廓包括 電路基板的下側(cè)表面、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的外周側(cè)表面和殼體的內(nèi)側(cè)表面。
優(yōu)選地，間隙部分包括第一間隙部分，其相對于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中 心軸線形成于一側(cè)；和第二間隙部分，其相對于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸線 形成于另一側(cè)。電抗器布置在第一間隙部分中。
優(yōu)選地，電抗器包括具有與第一間隙部分類似形狀的鐵心以及圍繞鐵 心纏繞的線圈。
優(yōu)選地，電抗器包括鐵心和圍繞鐵心纏繞的線圈，鐵心從旋轉(zhuǎn)電機(jī)的
定子鐵心分叉以布置在第一間隙部分中。
優(yōu)選地，動力控制單元還包括電容器，電容器位于功率元件與逆變器 之間，使經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換的直流電壓平滑化以輸入到逆變器。電容器布置在 第二間隙部分中。
更優(yōu)選地，電容器是薄膜電容器，其形成為與第二間隙部分相似的形狀。
優(yōu)選地，混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備還包括電源線，電源線將電壓轉(zhuǎn)換 器連接到電源。電源線包括磁性材料芯，其用作電源線的線芯；和導(dǎo) 線，其圍繞磁性材料芯以螺旋狀巻繞。
優(yōu)選地，混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備還包括第一電源線和第二電源線， 第一電源線和第二電源線將電壓轉(zhuǎn)換器連接到電源。第一電源線和第二電 源線各自包括磁性材料芯，其用作電源線的線芯；和導(dǎo)線，其圍繞磁性 材料芯以螺旋狀纏繞。第一電源線的磁性材料芯以及第二電源線的磁性材 料芯各自的一端彼此連接、各自的另一端也彼此連接，以形成環(huán)形磁路。
優(yōu)選地，混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備還包括連接部件，連接部件附裝到 殼體的外部，用于將電壓轉(zhuǎn)換器和電源線電連接。連接部件包括導(dǎo)線， 其布置在一個端子與另一端子之間；和磁性材料芯，其被導(dǎo)線以螺旋狀纏 繞。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得與逆變器集成為一體并減小了尺寸的混合動力 車輛驅(qū)動設(shè)備。


圖1是示出與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的混合動力車輛的電動發(fā)電機(jī)控
制有關(guān)的構(gòu)造的電路圖。
圖2是圖示了圖1中動力分配機(jī)構(gòu)和減速器具體情況的示意圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的混合動力車輛驅(qū)動設(shè)備的外部立體圖。
圖4是驅(qū)動設(shè)備的俯視圖。
圖5是沿圖4中XI方向看去的驅(qū)動設(shè)備的側(cè)視圖。
圖6是圖4中VI — VI截面的剖視圖。
圖7是從圖4中X2方向看去的驅(qū)動設(shè)備的側(cè)視圖。
圖8是沿圖4中vm—vni的剖視圖。
圖9是示出沿圖4中IX—IX截面的剖視圖。
圖IO是示出電抗器的示例性結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖ll是圖示了電抗器結(jié)構(gòu)另一種示例的剖視圖。
圖12是圖示了電源線的連接部分的示意圖。
圖13是圖示了電源線結(jié)構(gòu)的視圖。
圖14是示出圖13所示結(jié)構(gòu)一種變更形式的視圖。
圖15是示出圖12所示構(gòu)造的另一種變更形式的示意圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動設(shè)備的俯視圖。
圖17是從圖16中X1方向看去的驅(qū)動設(shè)備的側(cè)視圖。
圖18是圖16中XVIII—XVIII截面的剖視圖。
圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電容器的一種示例結(jié)構(gòu)的局 部剖視立體圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。注意，在附圖中， 相同或相應(yīng)的零件將用相同的附圖標(biāo)記來表示，并將不對其進(jìn)行重復(fù)說 明。
圖1的電路圖示出了與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的混合動力車輛100的
電動發(fā)電機(jī)控制有關(guān)的構(gòu)造。
參照圖1，車輛100包括電池單元40、驅(qū)動設(shè)備20、控制設(shè)備30、 以及未示出的發(fā)動機(jī)和車輪。
驅(qū)動設(shè)備20包括電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2、動力分配機(jī)構(gòu)PSD、減 速設(shè)備RD以及動力控制單元21，動力控制單元21執(zhí)行電動發(fā)電機(jī) MG1、 MG2的控制。
動力分配機(jī)構(gòu)PSD基本上是連接到發(fā)動機(jī)和電動發(fā)電機(jī)MG1、 MG2用于在它們之間分配動力的機(jī)構(gòu)。例如，作為動力分配機(jī)構(gòu)，可以使用行 星齒輪系，行星齒輪系具有太陽輪、行星架和齒圈的三個旋轉(zhuǎn)軸。
動力分配機(jī)構(gòu)PSD的兩個旋轉(zhuǎn)軸分別連接到發(fā)動機(jī)和電動發(fā)電機(jī)
MG1的旋轉(zhuǎn)軸，而另一個旋轉(zhuǎn)軸連接到減速設(shè)備RD。電動發(fā)電機(jī)MG2 的旋轉(zhuǎn)由與動力分配機(jī)構(gòu)PSD集成為一體的減速設(shè)備RD減速，并傳遞給 動力分配機(jī)構(gòu)PSD。
注意，減速設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸如下文所述由未示出的減速齒輪或未示出的 差速齒輪連接到車輪。
電池單元40設(shè)有端子41、 42。另外，驅(qū)動設(shè)備20設(shè)有端子43、 44。車輛100還包括將端子41與端子43相連的電源線6，以及將端子42 與端子44相連的電源線8。
電池單元40包括電池B、連接在電池B的負(fù)極與端子42之間的系 統(tǒng)主繼電器SMR3、連接在電池B的正極與端子41之間的系統(tǒng)主繼電器 SMR2、以及串聯(lián)在電池B的正極與端子41之間的系統(tǒng)主繼電器SMR1和 限流電阻R。系統(tǒng)主繼電器SMR1 — SMR3的導(dǎo)通/非導(dǎo)通狀態(tài)被響應(yīng)于從 控制設(shè)備30施加的控制信號SE來進(jìn)行控制。
電池單元40還包括電壓傳感器10和電流傳感器11，電壓傳感器測量 電池B的各端子之間的電壓VB，電流傳感器感知電池B中流過的電流 IB。
作為電池B，可以使用二次電池，例如鎳的金屬氫化物電池或鋰離子 電池，或者燃料電池。此外，作為代替電池B的電能儲存電池，也可以使 用大電容的電容器，例如電雙層電容器。
電能控制單元21包括分別對應(yīng)于電動發(fā)電機(jī)MG1、 MG2而設(shè)置的逆 變器22、 14以及為逆變器22、 14共同設(shè)置的升壓轉(zhuǎn)換器12。
升壓轉(zhuǎn)換器12使端子43與44之間的電壓升高。逆變器14把從升壓 轉(zhuǎn)換器12施加的直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電以輸出到電動發(fā)電機(jī)MG2。
升壓轉(zhuǎn)換器12包括電抗器L1，其一端連接到端子43; IGBT元件 Ql、 Q2，其串聯(lián)在升壓轉(zhuǎn)換器12的各個輸出端子之間而輸出經(jīng)升高的電 壓VH; 二極管D1、 D2，其分別并聯(lián)到IGBT元件Ql、 Q2;以及平滑電容器C2。平滑電容器C2使經(jīng)過升壓轉(zhuǎn)換器12升高的電壓平滑化。
電抗器Ll的另一端連接到IGBT元件Ql的發(fā)射極和IGBT元件Q2 的集電極。二極管Dl的陰極連接到IGBT元件Ql的集電極，二極管Dl 的陽極連接到IGBT元件Ql的發(fā)射極。二極管D2的陰極連接到IGBT元 件Q2的集電極，二極管D2的陽極連接到IGBT元件Q2的發(fā)射極。
逆變器14把由升壓轉(zhuǎn)換器12輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電以輸 出到對車輪進(jìn)行驅(qū)動的電動發(fā)電機(jī)MG2。另外，根據(jù)再生制動，逆變器 14將電動發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的電能返回到升壓轉(zhuǎn)換器12。這里，升壓轉(zhuǎn)換 器12由控制設(shè)備30控制，使之作為降壓轉(zhuǎn)換器工作。
逆變器14包括U相臂15、 V相臂16和W相臂17。 U相臂15、 V相 臂16和W相臂17并聯(lián)連接在升壓轉(zhuǎn)換器12的輸出線之間。
U相臂15包括串聯(lián)連接的IGBT元件Q3、 Q4以及分別與IGBT元件 Q3、 Q4并聯(lián)連接的二極管D3、 D4。 二極管D3的陰極連接到IGBT元件 Q3的集電極，二極管D3的陽極連接到IGBT元件Q3的發(fā)射極。二極管 D4的陰極連接到IGBT元件Q4的集電極，二極管D4的陽極連接到IGBT 元件Q4的發(fā)射極。
U相臂16包括串聯(lián)連接的IGBT元件Q5、 Q6以及分別與IGBT元件 Q5、 Q6并聯(lián)連接的二極管D5、 D6。 二極管D5的陰極連接到IGBT元件 Q5的集電極，二極管D5的陽極連接到IGBT元件Q5的發(fā)射極。二極管 D6的陰極連接到IGBT元件Q6的集電極，二極管D6的陽極連接到IGBT 元件Q6的發(fā)射極。
W相臂17包括串聯(lián)連接的IGBT元件Q7、 Q8以及分別與IGBT元件 Q7、 Q8并聯(lián)連接的二極管D7、 D8。 二極管D7的陰極連接到IGBT元件 Q7的集電極，二極管D7的陽極連接到IGBT元件Q7的發(fā)射極。二極管 D8的陰極連接到IGBT元件Q8的集電極，二極管D8的陽極連接到IGBT 元件Q8的發(fā)射極。
各相臂的中間點(diǎn)連接到電動發(fā)電機(jī)MG2各個相線圈的各個相末端。 換言之，電動發(fā)電機(jī)MG2是三相永磁同步電動機(jī)，U、 V、 W相三個線圈 各自的一端共同連接到中性點(diǎn)。然后，U相線圈的另一端連接到IGBT元 件Q3、 Q4的連接節(jié)點(diǎn)。V相線圈的另一端連接到IGBT元件Q5、 Q6的 連接節(jié)點(diǎn)。W相線圈的另一端連接到IGBT元件Q7、 Q8的連接節(jié)點(diǎn)。
電流傳感器24檢測電動發(fā)電機(jī)MG2中流過的電流作為電動機(jī)電流值 MCRT2，并向控制設(shè)備30輸出電動機(jī)電流值MCRT2。
逆變器22與逆變器14并聯(lián)地連接到升壓轉(zhuǎn)換器12。逆變器22將升 壓轉(zhuǎn)換器12輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電以輸出到電動發(fā)電機(jī) MG1。逆變器22從升壓轉(zhuǎn)換器12接收經(jīng)增大的電壓以驅(qū)動電動發(fā)電機(jī) MG1，例如用于使發(fā)動機(jī)起動。
另外，逆變器22還將由發(fā)動機(jī)的曲軸傳遞的轉(zhuǎn)矩在電動發(fā)電機(jī)MG1 中所產(chǎn)生的電能返回到升壓轉(zhuǎn)換器12。這里，升壓轉(zhuǎn)換器12由控制設(shè)備 30控制以作為降壓轉(zhuǎn)換器工作。
盡管未示出，但逆變器22的內(nèi)部構(gòu)造與逆變器14類似，其詳細(xì)描述 將不再重復(fù)。
控制設(shè)備30接收轉(zhuǎn)矩指令值TR1和TR2、電動機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)RN1和 MRN2、各個電壓值VB、 VL、 VH和電流IB、電動機(jī)電流值MCRT1和 MCRT2、以及起動信號IGON。
這里，轉(zhuǎn)矩指令值TR1、電動機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)RN1和電動機(jī)電流值MCRT1 與電動發(fā)電機(jī)MG1有關(guān)，而轉(zhuǎn)矩指令值TR2、電動機(jī)轉(zhuǎn)速M(fèi)RN2和電動 機(jī)電流值MCRT2與電動發(fā)電機(jī)MG2有關(guān)。
此外，電壓VB是電池B的電壓，電流IB是電池B中流過的電流。 電壓VL是尚未經(jīng)過升壓轉(zhuǎn)換器12轉(zhuǎn)換的電壓，電壓VH是已然經(jīng)過升壓 轉(zhuǎn)換器12轉(zhuǎn)換的電壓。
這樣，控制設(shè)備30向升壓轉(zhuǎn)換器12輸出表示升壓轉(zhuǎn)換指令的控制信 號PWU和表示降壓轉(zhuǎn)換指令的控制信號PWD,以及表示操作禁止的信號 CSDN。
另夕卜，控制設(shè)備30還向逆變器14輸出驅(qū)動指令PWMI2和再生指令 PWMC2，驅(qū)動指令用于將升壓轉(zhuǎn)換器12輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓 以驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)MG2，再生指令用于將電動發(fā)電機(jī)MG2中產(chǎn)生的交流 電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓并將該電壓返回到升壓轉(zhuǎn)換器12。
類似地，控制設(shè)備30向逆變器22輸出驅(qū)動指令PWMI1和再生指令 PWMC1，驅(qū)動指令用于將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓以驅(qū)動電動發(fā)電機(jī) MG1，再生指令用于將電動發(fā)電機(jī)MG1中產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電 壓并將該電壓返回到升壓轉(zhuǎn)換器12。
圖2的原理示了圖1中動力分配機(jī)構(gòu)PSD和減速設(shè)備RD的具體 情況。
參照圖2，這種車輛驅(qū)動設(shè)備包括電動發(fā)電機(jī)MG2;減速設(shè)備 RD，其連接到電動發(fā)電機(jī)MG2的旋轉(zhuǎn)軸；車軸，其隨著由減速設(shè)備RD 減速的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)；發(fā)動機(jī)4;電動發(fā)電機(jī)MG1;以及動力分配 機(jī)構(gòu)PSD，其在減速設(shè)備RD、發(fā)動機(jī)4與電動發(fā)電機(jī)MG1之間執(zhí)行動力 分配。減速設(shè)備RD從電動發(fā)電機(jī)MG2到動力分配機(jī)構(gòu)PSD的減速比例 如為兩倍或更大。
發(fā)動機(jī)4的曲軸50、電動發(fā)電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)子32以及電動發(fā)電機(jī) MG2的轉(zhuǎn)子37圍繞同一軸線旋轉(zhuǎn)。
動力分配機(jī)構(gòu)PSD在圖2所示的示例中是行星齒輪，并包括太陽輪 51，其連接到中空的太陽輪軸，曲軸50穿過太陽輪軸的軸中心；齒圈 52，其以可旋轉(zhuǎn)方式支撐在與曲軸50相同的軸線上；小齒輪53，其布置 在太陽輪51與齒圈52之間并在圍繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的同時圍繞太陽輪51的 外周公轉(zhuǎn)；行星架54，其連接到曲軸50的末端部分并支撐各個小齒輪53 的旋轉(zhuǎn)軸。
在動力分配機(jī)構(gòu)PSD中，三個軸(即連接到太陽輪51的太陽輪軸、 連接到齒圈52的齒圈殼體、以及連接到行星架54的曲軸50)設(shè)置成動力 輸入/輸出軸。這樣，在確定了對這三個軸中往意兩個的動力輸入/輸出 時，對剩下那一個軸的動力輸入/輸出也就根據(jù)向其余兩個軸的動力輸入/ 輸出而被限定。
用于提取動力的副軸驅(qū)動齒輪70設(shè)在齒圈殼體的外部并隨齒圈52 — 體地旋轉(zhuǎn)。副軸驅(qū)動齒輪70連接到變速器減速齒輪RG。這樣，動力在副 軸驅(qū)動齒輪70與變速器減速齒輪RG之間傳遞。變速器減速齒輪RG驅(qū)動 差速齒輪DEF。此外，在下坡等情況下，車輪的旋轉(zhuǎn)被傳遞到差速齒輪
DEF，并且變速器減速齒輪RG由差速齒輪DEF驅(qū)動。
電動發(fā)電機(jī)MG1包括定子31和轉(zhuǎn)子32，定子31形成旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn) 子32布置在定子31的內(nèi)部并具有嵌入其中的多個永久磁體。定子31包括 定子鐵心33和圍繞定子鐵心33纏繞的三相線圈34。轉(zhuǎn)子32連接到與動 力分配機(jī)構(gòu)PSD的太陽輪51 —體地旋轉(zhuǎn)的太陽輪軸。定子鐵心33是通過 層疊薄的電磁鋼片而形成的，并固定到未示出的殼體。
電動發(fā)電機(jī)MG1作為電動機(jī)工作，通過嵌入轉(zhuǎn)子32中的永久磁體的 磁場與由三相線圈34形成的磁場之間的相互作用來對轉(zhuǎn)子32進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動。電動發(fā)電機(jī)MG1還作為發(fā)電機(jī)工作，通過永久磁體的磁場與轉(zhuǎn)子32 的旋轉(zhuǎn)之間的相互作用來在三相線圈34的相反兩端產(chǎn)生電動勢。
電動發(fā)電機(jī)MG2包括定子36和轉(zhuǎn)子37，定子36形成旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn) 子37布置在定子36的內(nèi)部并具有嵌入其中的多個永久磁體。定子36包括 定子鐵心38和圍繞定子鐵心38纏繞的三相線圈39。
轉(zhuǎn)子37由減速設(shè)備RD連接到與動力分配機(jī)構(gòu)PSD的齒圈52 —體地 旋轉(zhuǎn)的齒圈殼體。定子鐵心38例如是通過層疊薄的電磁鋼片而形成的， 并固定到未示出的殼體。
電動發(fā)電機(jī)MG2也作為發(fā)電機(jī)工作，通過永久磁體的磁場與轉(zhuǎn)子37 的旋轉(zhuǎn)之間的相互作用來在三相線圈39的相反兩端產(chǎn)生電動勢。另外， 電動發(fā)電機(jī)MG2還作為電動機(jī)工作，通過永久磁體的磁場與由三相線圈 39形成的磁場之間的相互作用來對轉(zhuǎn)子37進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
減速設(shè)備RD使用這樣的結(jié)構(gòu)來執(zhí)行減速行星架66 (行星齒輪的旋 轉(zhuǎn)元件之一)固定到車輛驅(qū)動設(shè)備的殼體。換言之，減速設(shè)備RD包括 太陽輪62，其連接到轉(zhuǎn)子37的軸；齒圈68，其與齒圈52 —體地旋轉(zhuǎn)； 小齒輪64，其與齒圈68和太陽輪62嚙合，以將太陽輪62的旋轉(zhuǎn)傳遞給 齒圈68。
例如，通過將齒圈68的齒數(shù)設(shè)定為太陽輪62齒數(shù)的兩倍或更多，減 速比可以被增大到兩倍或更大。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備20的外部 立體圖。
圖4是驅(qū)動設(shè)備20的俯視圖。
參照圖3、圖4，驅(qū)動設(shè)備20的殼體以可劃分成殼體104和殼體102 的方式來構(gòu)造。殼體104是主要容納電動發(fā)電機(jī)MG1的部分，殼體102 是主要容納電動發(fā)電機(jī)MG2和動力控制單元21的部分。
殼體104形成有凸緣106，殼體102形成有凸緣105，通過用螺釘?shù)?將凸緣106和凸緣105彼此固定來使殼體104與殼體102形成一體。
殼體102設(shè)有開口部分108以安裝動力控制單元21。在開口部分108 內(nèi)側(cè)，容納有電容器C2、功率元件基板120和端子基座116、 118。電容 器C2容納在開口部分108的內(nèi)部左側(cè)部分(車輛行駛方向側(cè))中。
此外，盡管未示出，但電抗器Ll容納在功率元件基板120下方的右 側(cè)部分(對應(yīng)于紙面后方)。注意，在安裝在車輛上的狀態(tài)下，該開口部 分108由蓋子封閉?；蛘?，也可以以這樣的方式來改變位置電容器C2 容納在開口部分108的內(nèi)部右側(cè)部分，而電抗器Ll容納在功率元件基板 120下方的左側(cè)部分中。
換言之，電抗器Ll布置在電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2的旋轉(zhuǎn)軸的一 側(cè)，而電容器C2布置在旋轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)。這樣，功率元件基板120布置 在電動發(fā)電機(jī)MG2上方與電容器C2相鄰的區(qū)域中。
在這樣的布置結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的特征還在于電抗器Ll被布置在間隙 部分中，所述間隙部分形成于此電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2的旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)， 并由功率元件基板120的下側(cè)表面、電動發(fā)電機(jī)MG2的外周側(cè)表面以及 殼體102的內(nèi)側(cè)表面圍繞。
該間隙部分對應(yīng)于由于電動機(jī)與逆變器的一體集成而在殼體內(nèi)部不可 避免地形成的空的空間部分中。通過有效地利用這個空的空間來布置占據(jù) 較大空間的電抗器Ll，本發(fā)明使混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備實(shí)現(xiàn)了減小尺寸 和節(jié)省空間。下面將詳細(xì)說明電抗器L1的具體布置結(jié)構(gòu)。
對電動發(fā)電機(jī)Mgl進(jìn)行控制的逆變器22、對電動發(fā)電機(jī)MG2進(jìn)行控 制的逆變器14、以及升壓轉(zhuǎn)換器12的臂部分13安裝在功率元件基板120 上。
在逆變器14與逆變器22之間的區(qū)域中，設(shè)有布置成沿垂直方向?qū)盈B
的、用于供電的母線。來自U相臂15、 V相臂16和W相臂17中每一者 的一條母線被設(shè)置成定向到與電動發(fā)電機(jī)MG2的定子線圈相連的端子基 座116。類似地，來自逆變器22的三條母線被設(shè)置成定向到與電動發(fā)電機(jī) MG1的定子線圈相連的端子基座118。
功率元件基板120下方設(shè)有水通道，以使達(dá)到高溫的功率元件基板 120冷卻。殼體102設(shè)有通向水通道的冷卻水入口 114以及冷卻水出口 112。這里，這些入口和出口是通過將管接螺母(union nut)等穿過凸緣部 分106、 105擰入殼體102中而形成的。
從圖1中的電池單元40經(jīng)過電源線6、 8向端子43、 44施加的電壓由 包括電抗器Ll和臂部分13的升壓轉(zhuǎn)換器12升壓，由電容器C2平滑化， 然后被供給逆變器14和22。
這樣，用升壓轉(zhuǎn)換器12對電池電壓進(jìn)行升壓，使得電池電壓可以減 小到約200V而同時能夠用超過500V的高壓對電動發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，從而 防止由于用小電流供電造成的電能損耗并實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的高動力輸出。
對于驅(qū)動設(shè)備20，在除了逆變器14、 22和電動發(fā)電機(jī)MG1、 MG2之 外還包括和集成了升壓轉(zhuǎn)換器12的情況下，電抗器Ll和電容器C2這些 較大的元件的布置空間成為一個問題。
圖5是沿圖4中XI方向看去的驅(qū)動設(shè)備20的側(cè)視圖。
參照圖5，殼體102設(shè)有開口部分109，用于安裝和維護(hù)電動發(fā)電 機(jī)。在安裝在車輛上的狀態(tài)下，該開口部分109由蓋子封閉。
在開口部分109內(nèi)部，布置了電動發(fā)電機(jī)MG2。轉(zhuǎn)子37布置在定子 36的內(nèi)側(cè)，U、 V、 W相的母線連接到定子36。轉(zhuǎn)子37的中心部分可以 看到中空的軸60。
如圖5所示，由于電動發(fā)電機(jī)MG2的定子36大大延伸到殼體102容 納動力控制單元21的容納空間中，所以電抗器L1布置在電動發(fā)電機(jī)MG2 的一側(cè)，而電容器C2布置在另一側(cè)。這樣，有效地容納了這些較大的元 件。
此外，電抗器Ll在電動發(fā)電機(jī)MG2的一側(cè)容納在間隙部分500中， 所述間隙部分500形成于電動發(fā)電機(jī)MG2的外周表面、布置于電動發(fā)電
機(jī)MG2上方的功率元件基板120的下側(cè)表面以及殼體102的內(nèi)側(cè)表面之 間。
如果從旋轉(zhuǎn)軸方向?qū)んw進(jìn)行投影，則該間隙部分500形成于在車輛 驅(qū)動設(shè)備安裝于車輛上時的水平尺寸內(nèi)。所述水平尺寸由容納有減震器 124、電動發(fā)電機(jī)MG2、變速器減速齒輪RG、差速齒輪DEF和功率元件 基板120的那部分殼體的投影部分所限定。
在圖5中，電抗器Ll布置在間隙部分500中，所述間隙部分500形 成于在安裝于車輛上時容納有電動發(fā)電機(jī)MG2和功率元件基板120的那 部分殼體的投影部分的水平尺寸內(nèi)。或者，電抗器Ll也可以容納在由容 納有減震器124、變速器減速齒輪RG和差速齒輪DEF的任何部分所形成 的間隙部分中。
此外，間隙部分500還形成于在安裝于車輛上時容納有功率元件基板 120和電動發(fā)電機(jī)MG2的那部分殼體的投影部分的垂直尺寸內(nèi)。注意，功 率元件基板120布置成使得在安裝于車輛上時容納有功率元件基板120的 那部分殼體的投影部分的高度至少不超過殼體剩余空間(即在安裝于車輛 上時，容納有減震器124、電動發(fā)電機(jī)MG2、減速齒輪RG和差速齒輪 DEF的部分)的高度。這樣，可以理解，構(gòu)成動力控制單元21的功率元 件基板120、電抗器Ll和電容器C2被布置在由容納有差速齒輪DEF的殼 體部分的外邊緣與容納有減震器124的殼體部分的外邊緣所限定的垂直尺 寸內(nèi)。
這樣，間隙部分500形成為具有一輪廓并具有大體上三角形形狀，所 述輪廓包括平坦形狀的功率元件基板120下側(cè)表面、圓形電動發(fā)電機(jī)MG2 的外周表面的一部分、以及殼體102的內(nèi)側(cè)表面。
這樣，如圖5所示，在本發(fā)明中，電抗器Ll構(gòu)造成具有鐵心，所述 鐵心具有與該間隙部分500類似的大體上三角形形狀。由于這種構(gòu)造，電 抗器Ll可以有效地容納在間隙部分500中。
這樣，以下述方式構(gòu)成殼體并布置動力控制單元21:在安裝于車輛上 時，容納有動力控制單元21的那部分殼體的投影部分在水平方向上位于 殼體的剩余空間中(即容納有減震器124、電動發(fā)電機(jī)MG2、變速器減速
齒輪RG和差速齒輪DEF的那部分的投影部分內(nèi))。因此，實(shí)現(xiàn)了緊湊的
混合動力車輛驅(qū)動設(shè)備。
另外，還以下述方式構(gòu)造殼體并布置動力控制單元?dú)んw的容納有動 力控制單元21的那部分的投影部分的高度至少不超過殼體的剩余空間的 投影部分的高度。因此，車輛的重心可以保持得較低，從而提高駕駛穩(wěn)定 性。
圖6是沿4中VI-VI截面的剖視圖。
參照圖6，示出了電動發(fā)電機(jī)MG2的截面以及容納有動力控制單元 21的容納空間的截面。
混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備包括電動發(fā)電機(jī)MG2以及布置在電動發(fā) 電機(jī)MG2背面的電動發(fā)電機(jī)MG1，各個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)重心軸線布置在同一 軸線上；動力分配機(jī)構(gòu)，其與曲軸的旋轉(zhuǎn)重心軸線布置在同一軸線上并布 置在電動發(fā)電機(jī)MG1與MG2之間；以及動力控制單元21，其執(zhí)行電動發(fā) 電機(jī)MG1、 MG2的控制。
在動力控制單元21中，電抗器Ll至少布置在一側(cè)，而平滑電容器 C2相對于電動發(fā)電機(jī)MG2的旋轉(zhuǎn)重心軸線另外布置在另一側(cè)。特別是， 電抗器Ll如上所述布置在間隙部分500中并具有大體上三角形形狀，間 隙部分500形成于功率元件基板120的下側(cè)表面、電動發(fā)電機(jī)MG2的外 周表面以及殼體102的內(nèi)側(cè)表面之間。電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2、動力分 配機(jī)構(gòu)PSD以及動力控制單元21被容納并一體集成在金屬殼體中。
設(shè)有將殼體102分隔成兩個空間的分隔壁部分200，使得電動發(fā)電機(jī) MG2的潤滑油不會泄漏到動力控制基板120那側(cè)。用于對功率元件基板 120進(jìn)行冷卻的水通道122設(shè)置在該分隔壁部分200的上表面部分中，該 水通道122與此前所述冷卻水入口 114以及冷卻水出口 112連通。
負(fù)側(cè)電源電壓由母線128從端子44傳遞到功率元件基板120。盡管未 示出，但正側(cè)電源電壓由另一母線從端子43傳遞到電抗器Ll 。
這里，對減速齒輪的旋轉(zhuǎn)軸130進(jìn)行支撐的部分延伸到容納動力控制 單元21的容納空間中。
下面將說明電動發(fā)電機(jī)MG2的截面部分。轉(zhuǎn)子37、殼體的分隔壁
202以及轉(zhuǎn)子的中空軸60布置在定子36的內(nèi)周上。
圖7是從圖4的X2方向看去的驅(qū)動設(shè)備20的側(cè)視圖。在圖7中，用 于對動力元件進(jìn)行控制的控制板121布置在功率元件基板的上部。
圖8是沿圖4中VIII-VIII的剖視圖。
參照圖7、圖8，發(fā)動機(jī)的曲軸50連接到減震器124，減震器124的 輸出軸連接到動力分配機(jī)構(gòu)PSD。
從布置了發(fā)動機(jī)那側(cè)起，減震器124、電動發(fā)電機(jī)MG1、動力分配機(jī) 構(gòu)PSD、減速設(shè)備RD和電動發(fā)電機(jī)MG2以此順序布置成在同一旋轉(zhuǎn)軸 上延伸。電動發(fā)電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)子32的軸是中空的，來自減震器124的輸 出軸穿過該中空部分。
電動發(fā)電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)子32的軸以花鍵方式配裝到動力分配機(jī)構(gòu)PSD 那側(cè)的太陽輪51。減震器124的軸連接到行星架54。行星架54支撐小齒 輪53的旋轉(zhuǎn)軸使之可圍繞減震器124的軸旋轉(zhuǎn)。小齒輪53與太陽輪51以 及圖2中的形成于齒圈殼體內(nèi)周上的齒圈52嚙合。
此外，電動發(fā)電機(jī)MG2的軸60的減速設(shè)備RD那側(cè)以花鍵方式配裝 到太陽輪62。減速設(shè)備RD的行星架66固定到殼體102的分隔壁202。行 星架66支撐小齒輪64的旋轉(zhuǎn)軸。小齒輪64與太陽輪62以及圖2中的形 成于齒圈殼體內(nèi)周上的齒圈68嚙合。
由圖8可以理解，電動發(fā)電機(jī)MG1和減震器124可以從殼體104的 圖中的右方的開口部分111安裝，電動發(fā)電機(jī)MG2可以從殼體102的左 方的開口部分109安裝，減速設(shè)備RD和動力分配機(jī)構(gòu)PSD可以從凸緣 105和106之間的接合部分安裝。
殼體102的開口部分109由蓋子71和液體墊圈(liquid gasket)等密 封，以使?jié)櫥筒恍孤?。殼體104的開口部分111的背面設(shè)有蓋子72，容 納有電動發(fā)電機(jī)MG1的空間由液體墊圈和油封墊片(oil sheet)等密封， 以使?jié)櫥筒恍孤?br> 電動發(fā)電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)子32的軸由設(shè)在該軸與蓋子72之間的滾珠軸 承78以及設(shè)在該軸與分隔壁203之間的滾珠軸承77以可旋轉(zhuǎn)方式支撐。 轉(zhuǎn)子32的軸是中空的，減震器124的軸穿過該軸內(nèi)部。滾針軸承79、 80
設(shè)在轉(zhuǎn)子32的軸與減震器124的軸之間。
電動發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)子37的軸由設(shè)在該軸與蓋子71之間的滾珠軸 承73以及設(shè)在該軸與分隔壁202之間的滾珠軸承74以可旋轉(zhuǎn)方式支撐。
齒圈殼體由設(shè)在齒圈殼體與分隔壁202之間的滾珠軸承75以及設(shè)在 齒圈殼體與分隔壁203之間的滾珠軸承76以可旋轉(zhuǎn)方式支撐，在齒圈殼 體中，減速設(shè)備RD的齒圈和動力分配機(jī)構(gòu)PSD的齒圈都在齒圈殼體內(nèi)周 上受到切割。
盡管容納有動力控制單元21的容納空間與容納有電動發(fā)電機(jī)MG2的 容納空間由殼體102的分隔壁202分隔開，但二者彼此之間由通孔部分地 相互連接，端子基座116插入所述通孔中。端子基座116的一側(cè)連接到電 動發(fā)電機(jī)MG2的定子鐵心的母線，另一側(cè)連接到逆變器14的母線。這 樣，導(dǎo)體部件穿過端子基座116的內(nèi)部以使這些母線能夠電連接。換言 之，端子基座116構(gòu)造成使得來自電動發(fā)電機(jī)MG2那側(cè)的潤滑油成分不 通過，但電力能通過。
類似地，通過端子基座118，容納有動力控制單元21的空間與容納有 電動發(fā)電機(jī)MG1的空間彼此連接成電力能通過但潤滑油成分不通過的狀 態(tài)。
圖9的剖視圖示出了沿圖4中的IX-IX所取的截面。
參照圖9，在容納有動力控制單元21的容納空間中，示出了電抗器 Ll的截面。電抗器Ll例如具有這樣的結(jié)構(gòu)線圈212圍繞鐵心210纏 繞，鐵心210由層疊電磁鋼片形成。注意，電抗器Ll容納在具有大體上 三角形形狀的間隙部分中，該間隙部分形成于功率元件基板120的下側(cè)表 面與布置在紙面背面的電動發(fā)電機(jī)MG2 (未示出)的外周表面之間。因 此，鐵心210具有與間隙部分的形狀對應(yīng)的大體上三角形形狀。
這樣，圖6所示變速器減速齒輪RG的旋轉(zhuǎn)軸130布置在電抗器Ll附 近，在中間部分示出了變速器減速齒輪RG的副軸從動齒輪132。這個副 軸從動齒輪132與圖2中的副軸驅(qū)動齒輪70嚙合。這樣，最終驅(qū)動齒輪 133與副軸從動齒輪132設(shè)置在同一軸線上，下方示出了與之嚙合的差速 齒輪DEF作為最終從動齒輪。
圖10是示出了電抗器L1的示例性結(jié)構(gòu)的立體圖。
參照圖10，電抗器L1由鐵心210和線圈212形成，鐵心具有大體上 三角形形狀，線圈圍繞鐵心210的三個直線部分中的每一者而纏繞。
線圈210例如通過將電磁鋼板沖壓成大體上三角形的板狀主體并將多 個這樣的板狀主體層疊而形成，所述板狀主體的形狀根據(jù)圖5和圖6所示 的間隙部分500的形狀而設(shè)定。
這里，已經(jīng)采用這樣一種示例說明了電抗器Ll的結(jié)構(gòu)在該示例 中，鐵心210形成為與間隙部分500類似的大體上三角形形狀，使得電抗 器Ll能夠有效地配裝在間隙部分500中，間隙部分500形成于功率元件 基板120的下側(cè)表面與電動發(fā)電機(jī)MG2的外周表面之間。但是，本發(fā)明 顯然不一定要限制為這種大體上三角形形狀，只要該形狀能配裝在間隙部 分500中即可。
另外，將下面的變更形式中描述的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電抗器Ll也能使電抗 器Ll有效地配裝在間隙部分500中。 [第一變更形式]
圖11是圖示了電抗器Ll的結(jié)構(gòu)另一種示例的剖視圖。注意，圖11 以放大方式示出了圖6所示剖視圖的第一變更形式的變更部分。
參照圖11，根據(jù)第一變更形式的電抗器Ll的特征在于鐵心210是通 過使電動發(fā)電機(jī)MG2的定子鐵心38的一部分延伸而形成的。
具體地說，電動發(fā)電機(jī)MG2的定子36如上所述布置在轉(zhuǎn)子37的外 周側(cè)，并包括定子鐵心38以及圍繞定子鐵心38纏繞的三相線圈39。
在第一變更形式中，定子鐵心38的一部分發(fā)生分叉，以布置在功率 元件基板120的下側(cè)表面、電動發(fā)電機(jī)MG2的外周側(cè)表面以及殼體102 的內(nèi)側(cè)表面之間，使該部分用作電抗器L1的鐵心210。然后，通過圍繞該 部分纏繞線圈212來形成電抗器Ll 。
注意，根據(jù)這種第一變更形式，定子鐵心38具有普通環(huán)形形狀沿旋 轉(zhuǎn)軸方向部分地突出的截面，這種定子鐵心能夠通過層疊具有與該截面相 同形狀的電磁鋼片而容易地形成。
與前述第一實(shí)施例類似，由于電抗器Ll的這種構(gòu)造，能夠通過有效 地利用殼體中形成的空的空間來容納電抗器L1。由此，實(shí)現(xiàn)了混合動力車 輛的驅(qū)動設(shè)備的減小尺寸和節(jié)省空間。
如上所述，通過利用殼體內(nèi)部形成的空的空間來布置電抗器L1，可以 實(shí)現(xiàn)緊湊的混合動力車輛驅(qū)動設(shè)備。
這里，如果能夠進(jìn)一步減小電抗器Ll的尺寸，則可以減小電抗器Ll
占據(jù)的空間，從而使驅(qū)動設(shè)備更加緊湊。
這樣，下面的變更形式特征在于，給布置于驅(qū)動設(shè)備20與電池單元 40之間的電源線6、 8增加了電抗器的功能，使電纜6、 8承擔(dān)了電抗器 Ll的部分電抗。
從而，升壓轉(zhuǎn)換器12實(shí)際的電抗器由驅(qū)動設(shè)備20中包括的電抗器Ll 以及電源線6、 8的電抗器分量組成。因此，與沒有給電源線6、 8增加電 抗器功能的情況相比，可以由具有較低電抗的電抗器形成電抗器Ll。因 此，可以進(jìn)一步減小電抗器Ll的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動設(shè)備20的進(jìn)一步減 小尺寸和節(jié)省空間。
圖12是圖示了電源線6、 8的連接部分的示意圖。
圖13是圖示了電源線6、 8的結(jié)構(gòu)圖。
參照圖12和圖13，在車輛中，電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)包括電池單元40、使 來自電池B的直流電壓升高的升壓轉(zhuǎn)換器、接收來自升壓轉(zhuǎn)換器的經(jīng)升高 的電壓以對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的逆變器、以及將電池單元40連接到升壓轉(zhuǎn) 換器的電源線6、 8。
連接在端子41與端子43之間的電源線6包括磁性材料芯302，用 作電源線的線芯；導(dǎo)線304，其圍繞磁性材料芯302以螺旋狀纏繞；以及 護(hù)套310，其包覆了磁性材料302和導(dǎo)線304。
導(dǎo)線304是屏蔽式導(dǎo)線，并通過將絕緣涂層306 (例如搪瓷)涂敷到 導(dǎo)電線芯線308上而形成。例如可以用鐵絲作為磁性材料芯302。
這里，連接在端子42與端子44之間的電源線8也具有與電源線6相 似的構(gòu)造。
由于這種構(gòu)造，升壓轉(zhuǎn)換器中所用的部分電抗器可以被拿到驅(qū)動設(shè)備 20的殼體外部以及發(fā)動機(jī)室的外部。換言之，升壓轉(zhuǎn)換器的電抗器由電源
線6、 8的電抗器分量以及驅(qū)動設(shè)備20的電抗器L1A組成。在此情況下， 與不使用圖13中的電源線6、 8的情況相比，可以由具有較低電抗的較小 電抗器形成電抗器L1A。
注意，通過對采用了圖13所示結(jié)構(gòu)的部分的布線長度進(jìn)行調(diào)整，電 源線6、 8的電抗器分量的電抗可以設(shè)定到所需的值。在此情況下，電源 線6、 8中未采用圖13中結(jié)構(gòu)的那部分采用與通常的電源線類似的結(jié)構(gòu)。
圖15是示出圖12所示構(gòu)造的另一種變更形式的示意圖。 圖15所示構(gòu)造包括電源線318，該電源線代替圖12所示構(gòu)造中的電 源線8。電源線318具有與圖13所示電源線6類似的構(gòu)造。
這樣，在圖15所示的構(gòu)造中，電源線6的磁性材料芯和電源線318的 磁性材料芯各自的一端在電池單元40那側(cè)彼此連接，各自的另一端在驅(qū) 動設(shè)備20那側(cè)彼此連接，從而形成環(huán)形磁路322。這樣，進(jìn)一步增大了電 源線的電抗器的電感，從而可以由較小的電抗器形成升壓轉(zhuǎn)換器部分的電
抗器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，通過利用在功率元件基板與電 動發(fā)電機(jī)之間形成的空的空間來布置升壓轉(zhuǎn)換器的電抗器，使得動力控制 單元部分能夠布置在具有更低高度的緊湊空間中。由此，可以在發(fā)動機(jī)室 中實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間。
另外，在這種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備安裝于車輛上時，重心可以保 持較低，從而與傳統(tǒng)示例相比改善了車輛的駕駛性能。
此外，在這種構(gòu)造中，通過給將驅(qū)動設(shè)備連接到電池單元的電源線增 加電抗器功能，升壓轉(zhuǎn)換器的電抗器的一部分可以拿到殼體外部，從而可 以減小驅(qū)動設(shè)備中電抗器的尺寸。結(jié)果，可以減小殼體中由電抗器占據(jù)的 空間，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動設(shè)備進(jìn)一步減小尺寸和節(jié)省空間。
在前述第一實(shí)施例中，電抗器Ll布置在容納驅(qū)動設(shè)備的殼體內(nèi)部所 形成的空的空間中，從而實(shí)現(xiàn)了混合動力車輛緊湊的驅(qū)動設(shè)備。
本發(fā)明的第二實(shí)施例的特征在于，利用殼體內(nèi)部的空的空間還布置與 電抗器Ll類似地占據(jù)較大空間的電容器C2，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減小尺寸和 節(jié)省空間。
注意，根據(jù)本實(shí)施例的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備與根據(jù)前述第一實(shí)施
例的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備的區(qū)別僅在于電容器C2的布置結(jié)構(gòu)，因此
將不再重復(fù)對共同部分的詳細(xì)描述。
圖16是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的驅(qū)動設(shè)備20A的俯視圖。 參照圖16，驅(qū)動設(shè)備20A的殼體構(gòu)造成使之可以劃分成殼體104和殼 體102A。殼體104是主要容納電動發(fā)電機(jī)MG1的部分，殼體102A是主 要容納電動發(fā)電機(jī)MG2和動力控制單元的部分。
殼體102A設(shè)有用于安裝動力控制單元的開口部分108A。功率元件基 板120和端子基座116、 118容納在該開口部分108A中。然后，在功率元 件基板120下方，電容器C2容納在左側(cè)部分(車輛行駛方向那側(cè))中， 電抗器Ll容納在右側(cè)部分中(二者均未示出)。這里，在安裝于車輛上 的狀態(tài)下，該開口部分108A由蓋子封閉?；蛘撸部梢砸韵率龇绞礁淖?br> 位置電容器C2容納在右側(cè)，而電抗器L1容納在左側(cè)。
換言之，電抗器Ll布置在電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2的旋轉(zhuǎn)軸的一 側(cè)，而電容器C2布置在旋轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)。然后，功率元件基板120布置 在電容器C2和電抗器Ll上方。
這樣，本發(fā)明第二實(shí)施例的特征在于，在電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2的 旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)，電抗器Ll布置在功率元件基板120的下側(cè)表面與電動發(fā) 電機(jī)MG2的外周側(cè)表面之間形成的間隙部分中，而在電動發(fā)電機(jī)MG1和 MG2的旋轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)，電容器C2布置在功率元件基板120的下側(cè)表面 與電動發(fā)電機(jī)MG2的外周側(cè)表面之間形成的間隙部分中。
注意，電抗器Ll的布置結(jié)構(gòu)類似于前述第一實(shí)施例中所述的情況。 下面將說明電容器C2的詳細(xì)布置結(jié)構(gòu)。
圖17是從圖16中的X1方向看去的驅(qū)動設(shè)備20A的側(cè)視圖。
參照圖17，殼體102A設(shè)有用于安裝和維護(hù)電動發(fā)電機(jī)的開口部分 109,在安裝于車輛上的狀態(tài)下，該開口部分109由蓋子封閉。
電動發(fā)電機(jī)MG2布置在開口部分109內(nèi)側(cè)。轉(zhuǎn)子37布置在定子36 內(nèi)側(cè)，U、 V、 W相的母線連接到定子36。在轉(zhuǎn)子37的中心部分可以看到 中空軸60。
如圖17所示，由于電動發(fā)電機(jī)MG2的定子36大大地延伸到殼體102 內(nèi)容納有動力控制單元21的容納空間中，所以電抗器Ll布置在電動發(fā)電 機(jī)MG2的一側(cè)，而電容器C2布置在另一側(cè)。因此有效地容納了這些較大 的元件。
具體地說，在電動發(fā)電機(jī)MG2的一側(cè)，電抗器Ll容納在電動發(fā)電機(jī) MG2的外周側(cè)表面與布置在電動發(fā)電機(jī)MG2上方的功率元件基板120的 下側(cè)表面之間形成的間隙部分500中。
另外，在電動發(fā)電機(jī)MG2的另一側(cè)，電容器C2布置在電動發(fā)電機(jī) MG2的外周側(cè)表面與布置在電動發(fā)電機(jī)MG2上方的功率元件基板120的 下側(cè)表面之間形成的間隙部分501中。
這里，如果從旋轉(zhuǎn)軸線方向?qū)んw102A進(jìn)行投影，則相對于電動發(fā) 電機(jī)MG2的旋轉(zhuǎn)軸形成于相反側(cè)的間隙部分500、 501各自形成于在安裝
于車輛上時容納有減震器124、電動發(fā)電機(jī)MG2、變速器減速齒輪RG、 差速齒輪DEF和功率元件基板120的那部分殼體102A的投影部分的水平 尺寸內(nèi)。另外，如果從旋轉(zhuǎn)軸方向?qū)んw102A進(jìn)行投影，則間隙部分 500、 501形成于在安裝于車輛上時容納有功率元件基板120和電動發(fā)電機(jī) MG2的那部分殼體102A的投影部分的垂直尺寸內(nèi)。
這樣，間隙部分500、 501分別形成為具有一輪廓并具有大體上三角 形形狀，該輪廓包括平坦形狀的功率元件120的下側(cè)表面、圓形的電動發(fā) 電機(jī)MG2的外周側(cè)表面的一部分以及殼體102A的內(nèi)側(cè)表面。
因此，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如圖17所示，類似于電抗器Ll， 電容器C2構(gòu)造成具有與該間隙部分510類似的大體上三角形形狀。
由于這種構(gòu)造，在布置了變速器減速齒輪RG和差速齒輪DEF的狀態(tài) 下，除了電動發(fā)電機(jī)MG1和MG2、減速設(shè)備RD以及動力分配機(jī)構(gòu)PSD 之外，還利用周圍空的空間布置了作為動力控制單元21的元件的功率元 件基板120、電抗器Ll和電容器C2。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)混合動力車輛的具 有更低高度的緊湊驅(qū)動設(shè)備。
另外，不僅利用了圖5中電動發(fā)電機(jī)MG2 —側(cè)的空的空間，而且電 抗器Ll和電容器C2分別有效地布置在相反兩側(cè)空的空間中，從而除了進(jìn) 一步節(jié)省空間外，還改善了電動發(fā)電機(jī)MG2的重量平衡。
圖18是圖16中XVIII—XVIII截面的剖視圖。
參照圖18，示出了電動發(fā)電機(jī)MG2的截面以及容納動力控制單元21 的容納空間的截面。
圖18所示構(gòu)造與圖6所示構(gòu)造的區(qū)別僅在于電容器C2的布置結(jié)構(gòu)。 因此將不再重復(fù)對共同部分的詳細(xì)描述。
具體地說，在圖18中，電容器C2布置在分隔壁部分200中新設(shè)置的 容納部分201中，分隔壁部分200用于在電動發(fā)電機(jī)MG2與功率元件基 板120之間進(jìn)行分隔。
容納部分201設(shè)置到相對于電動發(fā)電機(jī)MG2的旋轉(zhuǎn)中心軸線與電抗 器Ll相反的那側(cè)。通過利用功率元件基板120的下側(cè)表面與電動發(fā)電機(jī) MG2的外周側(cè)表面之間所形成的空的空間來形成容納室201。容納室201
具有與空的空間的形狀類似的大體上三角形形狀。
這樣，電容器C2容納在具有大體上三角形形狀的容納部分201中。
電容器C2具有大體上三角形結(jié)構(gòu)以配裝在容納部分201中。
圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電容器C2的示例性結(jié)構(gòu)的局 部剖視立體圖。
參照圖19，電容器C2例如由鋁電解電容器形成，鋁電解電容器具有 作為電介質(zhì)的氧化鋁涂層。眾所周知，鋁電解電容器的特征在于，盡管其 尺寸小卻具有大電容，因?yàn)榕c將有機(jī)聚合物作為電介質(zhì)的薄膜電容器相 比，通過使表面粗糙化而增大了電極面積。因此，在驅(qū)動設(shè)備中，它適合 于平滑電容器C2，平滑電容器C2需要較大電容以使升壓轉(zhuǎn)換器12的輸 出側(cè)產(chǎn)生的電壓浪涌能夠被吸收。
具體地說，電容器C2具有形成為大體上三角形形狀以作為外殼部件 的殼體408，并構(gòu)造成鋁陽極箔402、電解紙404以及鋁陰極箔406纏繞 的單一層疊單元。
鋁陽極箔402是如下形成的通過蝕刻使高純鋁箔的表面粗糙化以增 大表面積，然后通過陽極氧化(成形)而形成氧化鋁涂層。
鋁陰極箔406是通過使鋁箔的表面粗糙化而形成的。鋁陰極箔406的 作用是使外部端子與電解質(zhì)溶液產(chǎn)生電接觸。
電解紙張404的作用是防止相反電極箔之間發(fā)生接觸，并將電解質(zhì)溶 液保持在其中。
外部端子410、 412各自的一端連接到相應(yīng)的電極，另一端引出到殼 體408外部。
這樣，如圖19所示，鋁陽極箔402_電解紙404—鋁陰極箔406以此 順序?qū)盈B成單個層疊單元，這個單元然后被纏繞成大體上三角形形狀，從 而形成電容器C2。
這里，層疊單元被纏繞的形狀顯然并不一定要限制成大體上三角形形 狀，只要該形狀能夠配裝在形成于功率元件基板120與電動發(fā)電機(jī)MG2 之間的間隙部分501中即可。
此外，本發(fā)明第二實(shí)施例中所用的電容器C2不限于鋁電解電容器，
而可以采用任何電容器，只要其形狀能夠根據(jù)間隙部分的形狀自由地改變 即可。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，通過利用容納驅(qū)動設(shè)備的殼體 內(nèi)部形成的空的空間，分別容納了電抗器和升壓轉(zhuǎn)換器的平滑電容器(二 者都由較大元件形成)，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動設(shè)備更進(jìn)一步減小尺寸和節(jié)省空 間。因此，在混合動力車輛的這種驅(qū)動設(shè)備安裝于車輛上時，重心可以保 持較低，從而與傳統(tǒng)示例相比改善了車輛的駕駛性能。此外，還可以在發(fā) 動機(jī)室中實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)省空間。
此外，盡管在本實(shí)施例中已經(jīng)描述了將本發(fā)明應(yīng)用于混合動力車輛的 示例，但是本發(fā)明并不局限于此，例如也可以應(yīng)用于電動汽車、燃料電池 汽車等。
這里所述的實(shí)施例在所有方面都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是示意性而不是限制性的。 本發(fā)明的范圍不是由前述說明書，而是由權(quán)利要求來表示，權(quán)利要求的等 同形式以及權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變更形式都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為被涵蓋在內(nèi)。
工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明可應(yīng)用于混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備。
權(quán)利要求
1、一種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，包括減震器(124)，內(nèi)燃機(jī)(4)的曲軸連接到所述減震器；旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG1、MG2)，其旋轉(zhuǎn)軸被布置成與所述減震器(124)的旋轉(zhuǎn)軸重疊；動力分配機(jī)構(gòu)(PSD、RG、DEF)，其將所述內(nèi)燃機(jī)(4)產(chǎn)生的動力與所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)產(chǎn)生的動力組合以分配到驅(qū)動軸；動力控制單元(21)，其用于執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制；以及殼體(102、104)，其容納所述減震器(124)、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)、所述動力分配機(jī)構(gòu)(PSD、RG、DEF)以及所述動力控制單元(21)，其中，所述動力控制單元(21)包括電路基板(120)，其上安裝有逆變器(14)和電壓轉(zhuǎn)換器(12)中至少一者的功率元件，以及電抗器(L1)，如果從所述旋轉(zhuǎn)軸的方向投影，則所述電抗器被布置在間隙部分(500)中，所述間隙部分(500)形成于在安裝于車輛上時容納有所述減震器(124)、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)、所述動力分配機(jī)構(gòu)(PSD、RG、DEF)和所述電路基板(120)的那部分殼體(102、104)的投影部分的水平尺寸內(nèi)。
2、 一種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，包括-旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2);動力控制單元(21)，其執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)的控制；以及 殼體(102、 104)，其容納所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)以及所述動力控制 單元(21)，其中，所述動力控制單元(21)包括電路基板(120)，其上安裝有逆變器(14)和電壓轉(zhuǎn)換器(12)中 至少一者的功率元件，并布置在所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)安裝于車輛上時的 上方，以及 電抗器(Ll)，如果從所述旋轉(zhuǎn)軸的方向投影，則所述電抗器布置在 間隙部分中，所述間隙部分形成于在安裝于車輛上時容納有所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)和所述電路基板(120)的那部分殼體(102、 104)的投影部分 的垂直尺寸內(nèi)，所述間隙部分具有一輪廓，所述輪廓包括所述電路基板 (120)的下側(cè)表面、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)的外周側(cè)表面和所述殼體 (102、 104)的內(nèi)側(cè)表面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備， 其中，所述間隙部分包括第一間隙部分(500)，其相對于所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)的旋轉(zhuǎn)中心 軸線形成于一側(cè)，和第二間隙部分(501)，其相對于所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)的旋轉(zhuǎn)中心 軸線形成于另一側(cè)，并且所述電抗器(Ll)布置在所述第一間隙部分中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，其中，所述電 抗器(Ll)包括鐵心(210)，其具有與所述第一間隙部分(500)類似的形狀，和 線圈(212)，其圍繞所述鐵心(210)纏繞。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，其中，所述電 抗器(Ll)包括鐵心(210)，其從所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(MG2)的定子鐵心(38)分叉以 布置在所述第一間隙部分(500)中，和線圈(212)，其圍繞所述鐵心(210)纏繞。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，其中， 所述動力控制單元(21)還包括電容器(C2)，所述電容器(C2)位于所述功率元件與所述逆變器(14)之間，使經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換的直流電壓平 滑化以輸入到所述逆變器(14)，并且所述電容器(C2)布置在所述第二間隙部分(501)中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，其中，所述電 容器(C2)是薄膜電容器，其形成為與所述第二間隙部分(501)相似的 形狀。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，還包括電源線(6、 8)，所述電源線將所述電壓轉(zhuǎn)換器(12)連接到電源 (B)，其中，所述電源線(6、 8)包括磁性材料芯(302)，其用作所述電源線(6、 8)的線芯，和 導(dǎo)線(304)，其圍繞所述磁性材料芯(302)以螺旋狀巻繞。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備， 還包括第一電源線(6)和第二電源線(8)，所述第一電源線(6)和所 述第二電源線(8)將所述電壓轉(zhuǎn)換器(12)連接到電源(B)，其中，所述第一電源線(6)和所述第二電源線(8)各自包括 磁性材料芯(302)，其用作所述電源線的線芯，和 導(dǎo)線(304)，其圍繞所述磁性材料芯(302)以螺旋狀纏繞，并且 所述第一電源線(6)的磁性材料芯(302)以及所述第二電源線 (8)的磁性材料芯(302)各自的一端彼此連接、各自的另一端也彼此連 接，以形成環(huán)形磁路。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備， 還包括連接部件(312)，所述連接部件(312)附裝到所述殼體(102、 104)的外部，用于將所述電壓轉(zhuǎn)換器(12)和電源線(6、 8)電連接， 其中，所述連接部件(312)包括導(dǎo)線(304)，其布置在一個端子與另一端子之間，和 磁性材料芯(302)，其被所述導(dǎo)線(304)以螺旋狀纏繞。
全文摘要
一種混合動力車輛的驅(qū)動設(shè)備，包括電動發(fā)電機(jī)(MG2)以及布置在該電動發(fā)電機(jī)(MG2)后面的電動發(fā)電機(jī)(MG1)，二者的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸同軸地布置；動力分配機(jī)構(gòu)，其與曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線同軸地布置，并位于電動發(fā)電機(jī)(MG1、MG2)之間；以及動力控制單元(21)，其用于控制電動發(fā)電機(jī)(MG2)。電動發(fā)電機(jī)(MG2)包括電抗器(L1)，其布置在電動發(fā)電機(jī)(MG2)的旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)并位于由功率元件基板(120)的下側(cè)表面、電動發(fā)電機(jī)(MG2)的外周側(cè)表面以及殼體的內(nèi)側(cè)表面形成的空間(500)內(nèi)；以及電容器(C2)，其布置在電動發(fā)電機(jī)(MG2)的旋轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)。
文檔編號H02K5/22GK101378928SQ20078000498
公開日2009年3月4日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者水谷良治, 立松和高, 遠(yuǎn)藤康浩 申請人:豐田自動車株式會社