專利名稱：車輛驅動設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛驅動設備，更具體地，涉及在一個殼體中容納 逆變器和電動機的車輛驅動設備。
背景技術：
當前大多數市售的混合動力車輛具有這樣的結構逆變器的大的箱 形殼體固定在機架上，并且電動機殼體(變速車軸)布置在機架下。考 慮到用于混合動力車輛的驅動設備可以安裝在盡可能多的車型上，具有 兩個殼體的結構不利于部件的標準化，因為必須針對逐個車型使該布置 最佳化。
大體上，期望將要求組合操作的單元放置到一個殼體中以一體化。
鑒于前述內容，日本專利早期公開No. 2004-343845和2001-119961公開
了將電動機和逆變器一體化的用于混合動力車輛的驅動單元。
然而，在日本專利早期公開NO. 2004-343845和2001-119961中公開
的用于混合動力車輛的驅動單元具有逆變器簡單地放置在電動機上這樣 的結構，當該結構安裝在車輛中時，有對車輛的縱向方向的中心的位置 進行改進的余地。此外，減小用于安裝混合動力車輛的驅動單元的空間 也沒有得到充分的考慮。
為了能夠安裝到各種車型，期望將逆變器和電動機安裝在與一般在 通常的車輛中布置成與發動機相鄰的自動變速器相當的輪廓中。
近年來，已經開發了一種具有轉換器的車輛，所述轉換器用于對電 池電壓進行升壓以實現更高的效率。以上提及的現有技術文件并未提及 這樣的概念，即考慮到升壓轉換器的一體化而將逆變器和電動機一體 化。當要將升壓轉換器一體化時，必須充分考慮到升壓轉換器部分處產 生的熱。尤其對于作為大部件的電抗器，必須提供用于冷卻的對策。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有一體化和小型化的升壓轉換器和逆變 器的車輛驅動設備。
簡言之，本發明提供一種車輛驅動設備，其包括第一旋轉電機；電 力控制單元，其控制第一旋轉電機；以及殼體，其容納第一旋轉電機和 電力控制單元。電力控制單元包括第一逆變器，其驅動第一旋轉電機， 以及電壓轉換器，其將電源電壓升壓，并將升壓后的電壓施加到第一逆 變器。電壓轉換器包括電抗器。車輛驅動設備還包括與電抗器和殼體接 觸的傳熱劑。
優選地，傳熱劑是潤滑并冷卻第一旋轉電機的潤滑油。車輛控制設備 還包括用于循環潤滑油的部分。用于潤滑油的循環路徑形成在殼體中。 電抗器布置在循環路徑上。
更^尤選i也，f盾環咅卩分包l舌齒輪，其浸沒在潤滑油中并隨著第一旋轉電機旋 轉而旋轉，以及集油板，其用于接收被齒輪舀起的潤滑油。
更優選地，殼體包括布置在循環路徑下游的油盤，并且循環部分包 括齒輪，齒輪隨著旋轉電機旋轉而將潤滑油從油盤舀起，并向潤滑路徑 中電抗器的上游部分供應潤滑油。
優選地，殼體包括第一殼體室，其容納電抗器，并且電抗器浸沒在 第一殼體室中的傳熱劑中。
更優選地，傳熱劑是潤滑并冷卻第一旋轉電機的潤滑油。車輛控制 設備還包括用于循環潤滑油的部分。用于潤滑油的循環路徑形成在殼體 中。殼體還包括第二殼體室，其容納第一旋轉電機，以及分隔壁，其將 第一殼體室與第二殼體室分開。用于循環路徑的一部分的孔形成在分隔 壁中。
更優選地，電抗器包括線圈、鐵心以及模制線圈和鐵心的絕緣體。 絕緣體形成為具有凸緣形狀以用作第一殼體室的蓋。
更優選地，傳熱劑是潤滑并冷卻第一旋轉電機的潤滑油，并且第一 殼體室是儲存潤滑油的油盤。
優選地，車輛包括內燃機。車輛驅動設備還包括第二旋轉電機，以 及動力分配裝置，其具有接收第一旋轉電機的轉子的旋轉的第一軸、接 收第二旋轉電機的轉子的旋轉的第二軸以及接收曲軸的旋轉的第三軸。殼體還容納第二旋轉電機和動力分配裝置。
更預選地，電力控制單元還包括與第二旋轉電機對應設置的第二逆 變器；并且為第一和第二逆變器共用地設置電壓轉換器。
通過本發明，可以實現與升壓轉換器和逆變器一體化并且尺寸減小 的車輛驅動設備。


圖1是表示與根據本發明實施例的混合動力車輛100的電動發電機 控制有關的構造的電路圖。
圖2是表示圖1所示的動力分配裝置PSD和減速裝置RD的細節的 圖示。
圖3是示出根據本發明實施例的混合動力車輛的驅動設備20的外觀 的立體視圖。
圖4是驅動設備20的平面視圖。
圖5是從圖4的方向XI看去驅動設備20的側視圖。
圖6是沿著圖4的線VI-VI所取的剖視圖。
圖7是從圖4的方向X2看去驅動設備20的側視圖。在圖7中，用 于控制電力元件的控制電路板121位于電力元件電路板的上部。 圖8是沿著圖4的線VIII-VIII所取的剖視圖。 圖9是沿著圖4的線IX-IX所取的局部剖視圖。 圖10是沿著圖9的線X-X所取的剖視圖。
圖11示出當殼體從旋轉軸的方向投影時殼體輪廓和容納在其中的部件。
圖12示出了當殼體從與旋轉軸垂直和與縱向方向垂直的方向投影時 殼體輪廓和容納在殼體中的部件。
圖13示出由差動齒輪DEF和減速齒輪RG舀起的潤滑油的方向。
圖14是沿著圖9的線XIV-XIV所取的局部剖視圖。
圖15是沿著圖14的線XV-XV所取的局部剖視圖。
圖16示出了電抗器部分L1的修改。
圖17是根據第二實施例的車輛驅動設備的剖視圖。
圖18是示出了用于循環潤滑油的部分的修改的圖示。
具體實施例方式
以下，將參照附圖詳細描述本發明的實施例。在附圖中，相同或者 相應的部分用相同的參考標號表示，其描述將不再重復。 (車輛部件的描述)
圖1是示出與根據本發明實施例的混合動力車輛100的電動發電機 控制有關的構造的電路圖。
參照圖l，車輛100包括電池單元40、驅動設備20、控制器30和未 示出的發動機及車輪。
驅動設備20包括電動發電機MG1和MG2、動力分配裝置PSD、減 速裝置RD和控制電動發電機MG1和MG2的電力控制單元21。
動力分配裝置PSD是連接到發動機4和電動發電機MG1和MG2并 在它們之間分配動力的機構。通過示例的方式，可以使用具有太陽輪、 行星齒輪和齒圈的三個旋轉軸的行星齒輪機構作為動力分配裝置PSD。
動力分配裝置PSD的兩個旋轉軸分別連接到發動機4和電動發電機 MG1的旋轉軸，另一旋轉軸連接到減速裝置RD。通過減速裝置RD與 動力分配裝置PSD —體化，電動機MG2的旋轉減速，并傳遞到動力分 配裝置PSD。
減速裝置RD的旋轉軸由未示出的減速齒輪或者差動齒輪連接到車 輪。減速齒輪不是必要的，可以采用電動發電機MG2的旋轉不經減速就 傳遞到動力分配裝置PSD這樣的結構。
電池單元40設置有端子41和42。此外，驅動設備20設置有端子 43和44。車輛100還包括連接端子41和43的電力電纜6和連接端子42 和44的電力電纜8。
電池單元40包括電池B、在電池B的負極和端子42之間連接的系 統主繼電器SMR3、在電池B的正極和端子41之間連接的系統主繼電器 SMR2、串聯連接在電池B的正極和端子41之間的系統主繼電器SMR1 和限制電阻器R。系統主繼電器SMR1至SMR3的導通/非導通的狀態根 據從控制器30施加的控制信號SE控制。
電池單元40還包括測量電池B的端子之間電壓VB的電壓傳感器10 和檢測流到電池B的電流IB的電流傳感器11 。可以使用鎳氫化物或者鋰離子二次電池或者燃料電池作為電池B。 此外，可以使用諸如電氣雙層電容器的大容量電容器作為蓄電器來代替
電池B。
電力控制單元21包括分別與電動發電機MG1和MG2對應設置的逆 變器22和14、以及設置成逆變器22和14共用的升壓轉換器12。
升壓轉換器12對端子43和44之間的電壓進行升壓。逆變器14將 從升壓轉換器12施加的DC電壓轉換成三相AC，然后將其輸出到電動 發電機MG2。
升壓轉換器12包括一端連接到端子43的電抗器Ll、串聯連接在升 壓轉換器12的輸出升壓了的電壓VH的輸出端子之間的IGBT元件Ql 和Q2、分別與IGBT元件Ql和Q2并聯連接的二極管Dl和D2和平滑 電容器C2。平滑電容器C2對升壓轉換器12升壓了的電壓進行平滑。
電抗器Ll的另一端連接到IGBT元件Ql的發射極和IGBT元件Q2 的集電極。二極管Dl具有連接到IGBT元件Ql的集電極的陰極和連接 到IGBT元件Ql的發射極的陽極。二極管D2具有連接到IGBT元件Q2 的集電極的陰極和連接到IGBT元件Q2的發射極的陽極。
逆變器14將從升壓轉換器12輸出的DC電壓轉換成三相AC，然后 將其輸出到驅動車輪的電動發電機MG2。此外，在再生制動中，逆變器 14使電動發電機MG2產生的電力返回到升壓轉換器12。此時，升壓轉 換器12由控制器30控制，使得其作為電壓降低電路工作。
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在升壓轉換器12的輸出線之間并聯連接。
U相臂15包括串聯連接的IGBT元件Q3和Q4，和分別與IGBT元 件Q3和Q4并聯的二極管D3和D4。 二極管D3具有連接到IGBT元件 Q3的集電極的陰極和連接到IGBT元件Q3的發射極的陽極。二極管D4 具有連接到IGBT元件Q4的集電極的陰極和連接到IGBT元件Q4的發 射極的陽極。
V相臂16包括串聯連接的IGBT元件Q5和Q6，和分別與IGBT元 件Q5和Q6并聯連接的二極管D5和D6。 二極管D5具有連接到IGBT 元件Q5的集電極的陰極和連接到IGBT元件Q5的發射極的陽極。二極 管D6具有連接到IGBT元件Q6的集電極的陰極和連接到IGBT元件Q6的發射極的陽極。
W相臂17包括串聯連接的IGBT元件Q7和Q8和分別與IGBT元件 Q7和Q8并聯連接的二極管D7和D8。 二極管D7具有連接到IGBT元件 Q7的集電極的陰極和連接到IGBT元件Q7的發射極的陽極。二極管D8 具有連接到IGBT元件Q8的集電極的陰極和連接到IGBT元件Q8的發 射極的陽極。
各相臂的中點連接到電動發電機MG2的每個線圈的各相端。具體 地，電動發電機MG2是三相永磁同步電動機，并且U、 V和W相的三 個線圈各具有一起連接到中性點的一端。U相線圈的另一端連接到IGBT 元件Q3和Q4的連接節點。V相線圈的另一端連接到IGBT元件Q5和 Q6的連接節點。W相線圈的另一端連接到IGBT元件Q7和Q8的連接節 占。
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電流傳感器24檢測流經電動發電機MG2的電流作為電動機電流值 MCRT2，然后將電動機電流值MCRT2輸出到控制器30。
逆變器22與逆變器14并聯地連接到升壓轉換器12。逆變器22將從 升壓轉換器12輸出的DC電壓轉換成三相AC，然后將其輸出到電動發 電機MG1。從升壓轉換器12接收到升壓了的電壓時，逆變器22驅動電 動發電機MG1例如來起動發動機。
此外，逆變器22將通過從發動機曲軸傳遞的旋轉轉矩而由電動發電 機MG1產生的電力供應到升壓轉換器12。此時，升壓轉換器12由控制 器30控制，使得其作為電壓降低電路工作。
盡管未示出，逆變器22的內部構造與逆變器14相同，因而，將不 再重復其詳細描述。
控制器30接收轉矩指令值TR1和TR2、電動機轉數MRN1和 MRN2、電壓VB、 VL和VH和電流IB的值、電動機電流值MCRT1和 MCRT2以及啟動信號IGON。
此處，轉矩指令值TR1、電動機轉數MTN1和電動機電流值 MCRT1與電動發電機MG1相關，轉矩指令值TR2、電動機轉數MRN2 和電動機電流值MCRT2與電動發電機MG2相關。
此外，電壓VB是電池B的電壓，電流IB是流經電池B的電流。電 壓VL是升壓轉換器12進行升壓之前的電壓，電壓VH是升壓轉換器12進行升壓之后的電壓。
控制器30將指令升壓轉換器12的控制信號PWU輸出以對電壓升 壓、輸出控制信號PWD以降低電壓以及輸出信號CSDN以指令操作禁 止。
此外，控制器30將用于將作為升壓轉換器12的輸出的DC電壓轉 換成用于驅動電動發電機MG2的AC電壓的驅動指令PWMI2和用于將 由電動發電機MG2產生的AC電壓轉換成DC電壓并將DC電壓返回到 升壓轉換器12—側的再生指令PWMC2輸出到逆變器14。
類似地，控制器30將用于將DC電壓轉換成用于驅動電動發電機 MG1的AC電壓的驅動指令PWMI1和用于將由電動發電機MG1產生的 AC電壓轉換成DC電壓并將DC電壓返回到升壓轉換器12 —側的再生 指令PWMC1輸出到逆變器22。
圖2是表示圖1所示的動力分配裝置PSD和減速裝置RD的細節的 圖示。
參照圖2，根據本發明的混合動力輸出裝置包括電動發電機MG2、 連接到電動發電機MG2的旋轉軸的減速裝置RD、隨著被減速裝置RD 減速的旋轉軸的旋轉而旋轉的車軸、發動機4、電動發電機MG1和用于 在減速裝置RD、發動機4和電動發電機MG1之間分配動力的動力分配 裝置PSD。減速裝置RD從電動發電機MG2到動力分配裝置PSD的減 速比例如至少為兩倍。
發動機4的曲軸50、電動發電機MG1的轉子32和電動發電機MG2 的轉子37繞相同的軸線旋轉。
動力分配裝置PSD在圖2所示的示例中為行星齒輪，包括連接到中 空太陽輪軸的太陽輪51，且曲軸50穿過軸的中心；齒圈52，其可旋轉 地支撐在與曲軸50相同的軸上；小齒輪53，其布置在太陽輪51和齒圈 53之間，自轉和繞太陽輪51的外周公轉；以及行星輪架54，其連接到 曲軸50的端部并支撐每個小齒輪53的旋轉軸。
在動力分配裝置PSD ，三個軸即連接到太陽輪51的太陽輪軸、連 接到齒圈52的齒圈殼體和連接到行星輪架54的曲軸50用作動力輸入/輸 出軸。當確定輸入到三個軸中的兩個軸的動力/從三個軸中的兩個軸輸出 的動力時，基于輸入到另兩個軸的動力/從另兩個軸輸出的動力確定將輸入到其余一個軸的動力/從其余一個軸輸出的動力。
用于取出動力的中間驅動齒輪70設置在齒圈殼體的外側上，并與齒
圈52—體地旋轉。中間驅動齒輪70連接到動力傳遞減速齒輪RG。動力 在中間齒輪70和動力傳遞減速齒輪RG之間傳遞。動力傳遞減速齒輪 RG驅動差動齒輪DEF。此外，在下坡行駛時，車輪的旋轉傳遞到差動 齒輪DEF，動力傳遞減速齒輪RG由差動齒輪DEF驅動。
電動發電機MG1包括形成旋轉磁場的定子31和布置在定子31中并 具有嵌在其中的多個永久磁體的轉子32。定子31包括定子芯33和繞定 子芯33纏繞的三相線圈34。定子32連接到與動力分配裝置PAD的太陽 輪51 —體旋轉的太陽輪。定子芯33通過堆疊薄電磁鋼板而形成，并固 定在未示出的殼體中。
電動發電機MG1作為電動機工作以通過由嵌在轉子32中的永久磁 體形成的磁場和由三相線圈34形成的磁場之間的互相作用來旋轉和驅動 轉子32。此外，電動發電機MG1作為發電機工作以通過永久磁體的磁 場和轉子32的旋轉之間的互相作用而在三相線圈34的相對兩端處產生 電動勢。
電動發電機MG2包括形成旋轉磁場的定子36和布置在定子31中并 具有嵌在其中的多個永久磁體的轉子37。定子36包括定子芯38和繞定 子芯38纏繞的三相線圈39。
轉子37通過減速裝置RD連接到與動力分配裝置PSD的齒圈52 — 體旋轉的齒圈殼體。定子芯38通過堆疊薄電磁鋼板而形成，并固定在未 示出的殼體中。
電動發電機MG2還作發電機工作以通過永久磁體的磁場和轉子37 的旋轉之間的相互作用而在三相線圈39的相對兩端處產生電動勢。此 外，電動發電機MG2還作為電動機工作以通過由永久磁體形成的磁場和 三相線圈39形成的磁場之間的互相作用而旋轉和驅動轉子37。
減速裝置RD通過以下結構執行減速，在所述結構中作為行星齒輪 的旋轉元件之一的行星輪架66固定在車輛驅動設備的殼體上。具體地， 減速裝置RD包括連接到轉子37的軸的太陽輪62、與齒圈52 —體旋轉 的齒圈68和與齒圈68和太陽輪62嚙合并用于將太陽輪62的旋轉傳遞 到齒圈68的小齒輪64。作為示例，通過將齒圈68的齒數設定為太陽輪62的齒數的兩倍
大，可以將減速比設定為兩倍或者更大。 (第一實施例)
圖3是是示出根據本發明導電率的混合動力車輛的驅動設備20的外 觀的立體圖。
圖4是驅動設備20的平面視圖。
參照圖3和圖4，將驅動設備20的殼體形成為分成殼體104和殼體 102。殼體104主要用于容納電動發電機MG1，殼體102主要用于容納 電動發電機MG2和電力控制單元。
凸緣106形成在殼體104上，凸緣105形成在殼體102上，借助于 螺栓等固定凸緣106和195，由此殼體104和102—體化。
殼體102設置有用于安裝電力控制單元21的開口 108。在開口 108 的內左側(沿著車輛行駛的方向)，容納電容器C2，在右側容納電抗器 Ll。當安裝在車輛上時，開口 108被蓋子封閉。注意，可以將該布置反 向，使得電容器C2定位在右側，電抗器L1定位在左側。
具體地，電抗器Ll定位在電動發電機MG1和MG2的旋轉軸的一側 上，電容器C2定位在另一側上。在電容器C2和電抗器Ll之間的區域 中，布置電力元件電路板120。在電力元件電路板120下布置電動發電機 MG2。
在電力元件電路板120上，安裝控制電動發電機MG1的逆變器 22、控制電動發電機MG2的逆變器14和升壓轉換器的臂部分13。
在逆變器14和22之間的區域中，供應電力的母線布置成沿著縱向 方向重疊。 一根母線(bus bar)從逆變器14的U相臂15、 V相臂16和 W相臂17的每個延伸到端子基部116，端子基部U6連接到電動發電機 MG2的定子線圈。類似地，三根母線從逆變器22延伸到端子基部118, 端子基部118連接到電動發電機MG1的定子。
電力元件電路板120會達到高溫，因而水路設置在電力元件電路板 120下以進行冷卻，并且進出水路的冷卻水入口 114和冷卻水出口 112設 置在殼體102上。入口和出口可以通過將聯管螺母等通過凸緣106和105 擰入到殼體102來形成入口和出口 。
從圖1的電池單元40通過電力電纜施加到端子43和44的電壓被包括電抗器L1和臂部分13的升壓轉換器12升壓，升高了的電壓被電容器
C2平滑，然后供應到逆變器14和22。
由于使用升壓轉換器12對電池電壓升壓，在將電池電壓降低到約 200V的同時，可以以超過500V的高壓驅動電動發電機。結果，由于以 小電流供應電力所以可以降低電力損失，并可以實現電動機的高輸出。
如果將逆變器14和22、電動發電機MG1和MG2以及升壓轉換器 12 —體化為驅動設備20，則作為比較大的部件的電抗器Ll和電容器C2 的布置會出現問題。
參照圖4，在殼體102中，油路210設置成將冷卻潤滑油引導到電抗 器Ll。通過油路210，圖2的中間齒輪132舀起的潤滑油從中間驅動齒 輪132引導到電抗器L1。
圖5是從圖4的方向XI看去的驅動設備20的側視圖。
參照圖5，在殼體102上，設置用于安裝和保持電動發電機的開口 109。當安裝在車輛上時，開口109被蓋子封閉。
在開口 109內，布置電動發電機MG2。轉子37布置在定子36中， U、 V和W相的母線連接到定子36。在轉子37的中央部分處，可以看 見中空軸60。
如圖5所示，電動發電機MG2的定子36明確地被置入殼體102的 容納室中，電力控制單元21也容納在容納室中，并且電抗器L1布置在 一側上，電容器C2布置在電動發電機MG2的另一側上，由此大的部分 被有效地組裝。因而，實現了緊湊的混合動力車輛的驅動設備。
圖6是沿著圖4的線VI-VI所取的剖視圖。
參照圖6，示出了電動發電機MG1剖視圖和容納電力控制單元21 的容納室的剖視圖。
用于混合動力車輛的驅動設備包括各轉子的中心旋轉軸同軸布置 的電動發電機MG2和布置在MG2的更深一側上的電動發電機MG1;與 曲軸的旋轉中心軸同軸并布置在電動發電機MG1和MG2之間的動力分 配裝置；和控制電動發電機MG1和MG2的電力控制單元21。在電力控 制單元21中，電抗器L1和平滑電容器C2彼此分開布置，且至少電抗器 Ll布置在電動發電機MG2的中心旋轉軸的一側上，平滑電容器C2布置 在另一側上。電動發電機MG1和MG2、動力分配裝置和電力控制單元21容納在金屬殼體中并一體化。
為了防止電動發電機MG2的潤滑油泄漏到電力元件電路板120的一 側上，分成兩個空間的分隔壁200設置在殼體102中。分隔壁200的上 表面部分處，設置水路122用于冷卻電力元件電路板120，水路122與以 上所述的冷卻水入口 114和冷卻水出口 112連通。
負側的電源電勢從端子44通過母線128傳遞到電力元件電路板 120。正側電源電勢從端子43通過未示出的另一母線傳遞到電抗器L2。
支撐減速齒輪的旋轉軸130的部分伸入到容納電力控制單元的容納 室中。
參照電動發電機MG2的剖視圖，可以在定子的內周側上看見定子 36的線圈39的纏繞部分，在內側上可以看見轉子37、殼體的分隔壁202 以及轉子的中空軸60。
此外，在圖6中，可以在旋轉軸130的上方看見油路210的剖視圖。
具體地，車輛驅動設備包括電動發電機MG2、控制電動發電機 MG2的電力控制單元21和容納電動發電機MG2和電力控制單元21的 殼體。電力控制單元21包括驅動電動發電機MG2的第一逆變器和對電 源電壓升壓并將升壓了的電壓施加到第一逆變器的電壓轉換器。電壓轉 換器包括電抗器Ll。使用與電抗器Ll和殼體接觸的潤滑油作為傳熱劑 散發電抗器Ll的熱量。殼體具有潤滑循環路徑，該路徑的一部分由油路 21形成，并且電抗器Ll布置在循環路徑上。
圖7是從圖4的方向X2看去驅動設備20的側視圖。參照圖7，用 于控制電力元件的控制電路板121定位在電力元件電路板上。
圖8是沿著圖4的線vin-vni所取的剖視圖。
參照圖7和圖8，發動機的曲軸50連接到阻尼器124，并且阻尼器 124的輸出軸連接到動力分配裝置PSD。
從發動機所在的一側，阻尼器124、電動發電機MG1、動力分配裝 置PSD、減速裝置RD和電動發電機MG2以此順序布置在相同的旋轉軸 上。電動發電機MG1的轉子32的軸是中空的，阻尼器124的輸出軸貫 穿此中空部分。
電動發電機MG1的轉子32在動力分配裝置PSD —側上具有與太陽輪51花鍵配合的軸。阻尼器124具有與行星輪架54連接的軸。行星輪 架54繞阻尼器124的軸旋轉地支撐小齒輪53的旋轉軸。小齒輪53與太 陽輪51和形成在齒圈殼體的內軸上的圖2的齒圈52嚙合。
電動發電機MG2的轉子軸60在減速裝置RD的一側上與太陽輪62 花鍵配合。減速齒輪RD的行星輪架66固定在殼體102的分隔壁202 上。行星輪架66支撐小齒輪64的旋轉軸。小齒輪64與太陽輪62和形 成在齒圈殼體的內軸上的圖2的齒圈68嚙合。
從圖8可見，電動發電機MG1和阻尼器124可以通過殼體104的圖 右方向的開口 lll組裝，電動發電機MG2可以通過殼體102的左側的開 口 109組裝，并且減速裝置RD和動力分配裝置PSD可以從凸緣105和 106的接合表面組裝。
殼體102的開口 109由蓋子71和液體墊片等緊密封，以防止潤滑油 泄漏。蓋子72設置在殼體104的開口 111之后，容納電動發電機MG1 的空間由液體墊片或者油密封件81等緊密封，以防止潤滑油泄漏。
電動發電機MG1的轉子32具有由設置在自身和蓋子72之間的球軸 承78和設置在自身和分隔壁203之間的球軸承77可旋轉地支撐的軸。 轉子32的軸是中空的，并且阻尼器124的軸貫穿其間。在轉子32的軸 和阻尼器124的軸之間，設置滾針軸承79和80。
電動發電機MG2的轉子37具有由設置在自身和蓋子71之間的球軸 承和設置在自身和分隔壁202之間的球軸承74可旋轉支撐的軸。
在內周上切削減速轉子RD的齒圈和動力分配轉子PSD的齒圈兩者 的齒圈殼體由設置在自身和分隔壁202之間的球軸承和設置在自身和分 隔壁203之間的球軸承76可旋轉地支撐。
盡管容納電力控制單元21的容納室和容納電動發電機MG2的容納 室被殼體102的分隔壁202分開，但是這些室部分地被端子基部116貫 穿的通孔連通。端子基部116的一側連接電動發電機MG2的定子線圈的 母線，另一側連接逆變器14的母線。為了使這些母線能夠電連接，導電 構件設置在端子基部116的內部。具體地，端子基部116形成為使電力 通過，而不讓來自電動發電機MG2 —側的潤滑油通過。
類似地，通過端子基部118，容納電力控制單元的空間和容納電動 發電機MG1的空間以使電力通過而不讓潤滑油通過的方式連接。參照圖8，油盤設置在電動發電機MG1和MG2下面。示出了當車 輛停止并暫時保持靜止的油水平LVS和當車輛行駛并且潤滑油循環以潤 滑各部件時油水平LVD。
圖9的剖視圖示出了沿著圖4的線IX-IX所取的局部剖視圖。
參照圖9，作為容納電抗器L1的第一室的油室216被蓋子212從容 納其它電子部件的空間分開。從油路210流到油室216的潤滑油冷卻電 抗器L1，沿著箭頭F1、 F2、 F3和F4的箭頭的方向流動，并通過排油孔 214返回到減速齒輪RG的一側。
圖10的剖視圖示出了沿著圖9的線X-X所取的剖視圖。
參照圖10，電抗器Ll的剖視圖在容納電力控制單元21的容納室中 示出。電抗器Ll通過示例的方式具有這樣的結構所述結構具有通過堆 疊電磁板提供的芯，線圈纏繞在芯上。
在電抗器Ll附近，定位圖6所示的減速齒輪RG的旋轉軸130，并 且減速齒輪RG的中間驅動齒輪132示出在中央部分。減速齒輪RG的旋 轉軸由球軸承220和222可旋轉地支撐著。中間驅動齒輪132與圖2的 中間驅動齒輪70嚙合。與中間驅動齒輪132同軸地設置末端驅動齒輪 133，作為與其嚙合的末端從動齒輪的差動齒輪DEF示出在其下面。
圖11示出了殼體輪廓和容納在其中的部件，且殼體從旋轉軸的方向 投影。
參照圖11，在車輛驅動設備的殼體中示出連接到內燃機的曲軸的 阻尼器124;具有旋轉軸與阻尼器124的旋轉軸對齊的轉子和繞轉子布置 的定子的電動發電機MG2;從阻尼器124接收轉矩和從電動發電機MG2 接收轉矩的動力分配裝置PSD;旋轉軸大致平行于阻尼器124的旋轉軸 偏移并接收從動力分配裝置PSD傳遞的轉矩的減速齒輪RG;旋轉軸大 致平行于阻尼器124的旋轉軸偏移并與減速齒輪RG嚙合和將轉矩傳遞 到車輪的差動齒輪DEF;以及包括電路板120、電抗器Ll和電容器C2 并用于控制電動發電機MG2的電力控制單元21。殼體容納阻尼器124、 電動發電機MG2、減速齒輪RG、差動齒輪DEF和電力控制單元21。
在從圖11所示的旋轉軸的方向投影的殼體的投影圖中，車輛驅動設 備在安裝在車輛上時的水平尺寸由X3表示。尺寸X3具有由容納差動齒 輪DEF的殼體部分的外邊緣和容納阻尼器124的殼體104的外邊緣限定的相對的兩端。因而，可以理解到形成電力控制單元的電容器C2、電路
板120和電抗器L1在尺寸X3內。
此外，參照圖11，車輛驅動設備在安裝在車輛上時的縱向尺寸(高 度方向)由Y3表示。尺寸Y3的下端由殼體容納差動齒輪DEF的那個部 分的外邊緣限定。尺寸Y3的上端由殼體容納阻尼器124的那個部分的外 邊緣限定。因而，可以理解到形成電力控制單元的電容器C2、電路板 120和電抗器L1布置在尺寸Y3內。
殼體形成和電力控制單元21布置成，當殼體沿著旋轉軸的方向投影 時，殼體容納電力控制單元21的那個部分在安裝在車輛上時的投影高度 至少與殼體其余空間(即，容納阻尼器124、電動發電機MG2、減速齒 輪RG和差動齒輪DEF的部分在安裝在車輛上時)的高度相同或者比該 殼體其余空間的高度低。因而，可以使車輛的重心較低，因而增大了行 駛穩定性。
此外，殼體形成和電力控制單元21布置成，在安裝在車輛上時的水 平方向上，殼體容納電力控制單元21的投影部分的位置位于殼體的其余 空間的投影部分內側。因而，使車輛驅動設備的本體較小。
圖12示出了當殼體從與旋轉軸線垂直和與縱向方向垂直的方向投影 時殼體輪廓和容納在殼體中的部件。
參照圖12，沿著與安裝在車輛上時的縱向方向垂直的方向的尺寸 X3也具有由殼體容納電動發電機MG2的那個部分的蓋子的外邊緣和殼 體容納阻尼器24的那個部分的外邊緣限定的相對的兩端，可見，形成電 力控制單元的電容器C1、電路板120和電抗器L1在尺寸Z3內。
具體地，如參照圖11所述，沿著縱向方向(高度方向)的尺寸Y3 由容納阻尼器124、電動發電機MG2、減速齒輪RG和差動齒輪DEF的 部分確定。此外，容納包括電路板120、電抗器Ll和電容器C2的電力 控制單元21的部分布置成當沿著與旋轉軸的方向垂直和與安裝在車輛上 時的縱向方向垂直的方向投影時，該部分的投影在殼體的其余空間內， 即在容納阻尼器124、電動發電機MG2、減速齒輪RG和差動齒輪DEF 的部分的投影內。
如上所述，在以此方式布置的電動發電機MG1和MG2、減速裝置 RD和動力分配裝置PSD以及減速齒輪RD和差動齒輪DEF的情況下，利用周邊的自由空間可以布置作為電力控制單元的部件的電力元件電路
板120、電抗器Ll和電容器C2。因而，實現了低的緊湊的用于混合動
力車輛的驅動設備。
如圖11所示，不僅一側上的自由空間用于電動發電機MG2，而 且，兩側上的自由空間用于布置電抗器Ll和電容器C2。因而，可以實 現良好的重量平衡，并節省了空間。
動力分配裝置PSD、從動力分配裝置PSD接收轉矩的減速齒輪RG 和與減速齒輪RG嚙合并將轉矩傳遞到車輪的差動齒輪DEF作為整體對 應于這樣的動力傳遞機構，其將由發動機產生的動力與由電動發電機 MG1和MG2產生的動力組合，然后將合成的動力傳遞到驅動軸。
此外，減速齒輪RG和差動齒輪DEF兩者對應于來自動力分配裝置 PSD的轉矩傳遞到的動力傳遞齒輪。減速齒輪R和差動齒輪DEF不是必 須的，并且本發明可應用到具有無減速齒輪RG的結構或者差動齒輪 DEF不與驅動機構一體化的結構的車輛。
此外，本發明可應用到當發動機加速時電動機輔助驅動的并聯混合 動力，并且還可以應用到僅僅一個電動機與驅動設備一體化的結構。
圖13示出了由差動齒輪DEF和減速齒輪RD舀起潤滑油的方向。
參照圖10和13，如箭頭F8和F9所表示，儲存在油盤中潤滑油通過 差動齒輪DEF旋轉而被朝著減速齒輪RG提升。然后，隨著減速齒輪 RD旋轉，如箭頭F10至F12所示潤滑油進一步被提升。
然后，如箭頭F5和F6所示，潤滑油流經油路210，進入油室216， 冷卻電抗器Ll。然后，如箭頭F7所示，潤滑油通過排油孔214流出到 容納減速齒輪RG的空間。
通過使排油孔214的直徑足夠小以用作限制流率的孔，可以在潤滑 油流入油室216時將電抗器保持浸在潤滑油中。
在本實施例中，在流體潤滑油用來散發電抗器的熱量，同時通過不 打開排油孔而是將電抗器浸在潤滑油中來將電抗器的熱量傳導到殼體。 作為另一示例，流動性低的油脂等可以用來填充殼體和殼體中電抗器之 間的空間，使得電抗器的熱量傳導到殼體，并從那里輻射開。在這些示 例中，潤滑油和油脂用作將熱量從電抗器傳導到殼體的傳熱劑。
圖M是沿著圖9的線XIV-XIV所取的局部剖視圖。圖15是沿著圖14的線XV-XV所取的局部剖視圖。
參照圖14和15，由減速齒輪RG的中間驅動齒輪132舀起的潤滑油 如箭頭F17、 F18、 F14和F13所示向上流動。如果集油板224布置成接 收這樣提升的潤滑油，則如箭頭F15和F16所示一部分要求的潤滑油可 以有效地引導到包含電抗器L1的油室216。
圖16示出了電抗器部分Ll的修改。
圖16中所示的修改與圖10所示的結構不同之處是電抗器L1由絕緣 樹脂模制，并且模制部分的上端處理成具有凸緣形狀，使得其還可以用 作油室216的蓋子。在絕緣樹脂的凸緣狀的蓋子上，設置用于將電抗器 連接到母線的端子(未示出)。其它部分與圖IO所示的那些相同，因 而，將不再重復其描述。這便于電抗器L1組裝，并且可以減小部件的數 里。
如上所述，實施例1實現了與升壓轉換器和逆變器一體化的驅動設 備。即使當升壓轉換器被一體化時，也可以令人滿意地對升壓轉換器的 電抗器的熱量進行散熱，升壓轉換器的效率不會被降低。
(第二實施例)
圖17是根據第二實施例的車輛驅動設備的剖視圖。
參照圖17，在實施例2中，電抗器L1A布置在電動發電機MG2下 的油盤中。油路設置分隔壁200中，使得在實施例1中被差動齒輪DEF 和減速齒輪RG舀起的潤滑油如箭頭F19和F20所示滴落下來。因而， 通過潤滑油散發電抗器LIA產生的熱量。
如果電容器C2與電抗器L1A干涉或者阻礙在分隔壁200中設置油 路，則電容器可以移到實施例1中電抗器所在的部分。作為示例，可以 布置電容器C2A代替電容器C2。
實施例2還可以實現與升壓轉換器和逆變器一體的驅動設備。即使 當升壓轉換器被一體化時，可以令人滿意地散發升壓轉換器的電抗器的 熱量，并且升壓轉換器的效率不會被降低。 (其它實施例)
圖18是示出用于循環潤滑油的部分的修改的圖示。 圖18所示的結構對應于實施例1的結構，并且與舀起油的布置不 同，它包括用于從油池吸起潤滑油并供應油以冷卻電抗器L1的油泵。參照圖18，在此示例性油循環路徑中，設置旋輪線油泵400以從殼
體底部的油池吸起潤滑油，并將該潤滑油傳遞到油路407。油路407的出 口定位在潤滑路徑中包括電路板120的電力控制單元的上游處。
油泵400包括與差動齒輪DEF嚙合的驅動齒輪402、內轉子404和 內齒與內轉子404嚙合的外轉子406，其中內轉子404具有連接到驅動齒 輪402的軸，并與驅動齒輪402—起旋轉。
油路407的出口與用于將冷卻的潤滑油引導到電抗器Ll的油路210 和油室216連通。從油路210流到油室216的潤滑油冷卻電抗器L1，如 箭頭F1、 F2、 F3和F4所示流動，然后返回到減速齒輪RG—側。
圖18所示的修改也獲得與實施例1的示例所獲得的類似的效果。
此處已經描述的實施例僅僅是示例，而不理解為限制性的。本發明 的范圍通過適合地考慮實施例的書面描述而由各權利要求項所確定，并 包括權利要求的意義和與其等同內的修改。
權利要求
1.一種車輛驅動設備，包括第一旋轉電機；電力控制單元，其控制所述第一旋轉電機；以及殼體，其容納所述第一旋轉電機和所述電力控制單元；其中所述電力控制單元包括第一逆變器，其驅動所述第一旋轉電機，以及電壓轉換器，其將電源電壓升壓，并將所述升壓后的電壓施加到所述第一逆變器；并且所述電壓轉換器包括電抗器；所述車輛驅動設備還包括與所述電抗器和所述殼體接觸的傳熱劑。
2. 根據權利要求1所述的車輛驅動設備，其中， 所述傳熱劑是潤滑并冷卻所述第一旋轉電機的潤滑油； 所述車輛控制設備還包括， 用于循環所述潤滑油的部分；其中 用于所述潤滑油的循環路徑形成在所述殼體中；并且 所述電抗器布置在所述循環路徑上。
3. 根據權利要求2所述的車輛驅動設備，其中，所述循環部分包括齒輪，其浸沒在所述潤滑油中，并隨著所述第一旋轉電機旋轉而旋 轉，以及集油板，其用于接收被所述齒輪舀起的所述潤滑油。
4. 根據權利要求2所述的車輛驅動設備，其中，所述殼體包括布置在所述循環路徑下游的油盤；并且 所述循環部分包括齒輪，所述齒輪隨著所述旋轉電機旋轉而將所述潤滑油從所述油盤舀起，并向所述潤滑路徑中所述電抗器的上游部分供應所述潤滑油。
5. 根據權利要求1所述的車輛驅動設備，其中， 所述殼體包括第一殼體室，其容納所述電抗器；并且所述電抗器浸沒在所述第一殼體室中的所述傳熱劑中。
6. 根據權利要求5所述的車輛驅動設備，其中， 所述傳熱劑是潤滑并冷卻所述第一旋轉電機的潤滑油； 所述車輛控制設備還包括 用于循環所述潤滑油的部分；其中 用于所述潤滑油的循環路徑形成在所述殼體中； 所述殼體還包括第二殼體室，其容納所述第一旋轉電機，以及分隔壁，其將所述第一殼體室與所述第二殼體室分開；并且形成所述循環路徑的一部分的孔形成在所述分隔壁中。
7. 根據權利要求5所述的車輛驅動設備，其中， 所述電抗器包括線圈，鐵心，以及模制所述線圈和所述鐵心的絕緣體；并且 所述絕緣體形成為具有凸緣形狀以用作所述第一殼體室的蓋。
8. 根據權利要求5所述的車輛驅動設備，其中， 所述傳熱劑是潤滑并冷卻所述第一旋轉電機的潤滑油；并且 所述第一殼體室是儲存所述潤滑油的油盤。
9. 根據權利要求1所述的車輛驅動設備，其中，所述車輛包括內燃機；并且 所述車輛驅動設備還包括第二旋轉電機，以及動力分配裝置，其具有接收所述第一旋轉電機的轉子的旋轉的第一 軸、接收所述第二旋轉電機的轉子的旋轉的第二軸以及接收所述曲軸的 旋轉的第三軸；其中所述殼體還容納所述第二旋轉電機和所述動力分配裝置。
10. 根據權利要求9所述的車輛驅動設備，其中，所述電力控制單元還包括與所述第二旋轉電機對應設置的第二逆變器；并且為所述第一和第二逆變器共用地設置所述電壓轉換器。
全文摘要
車輛的驅動裝置包括電動發電機(MG2)、用于控制電動發電機(MG2)的電力控制單元(21)、和用于包含電動發電機(MG2)和電力控制單元(21)的殼體。電力控制單元(21)包括用于驅動電動發電機(MG2)的第一逆變器和用于將電源電壓升壓，之后將升壓后的電壓施加到第一逆變器的電壓轉換器。電壓轉換器包括電抗器(L1)。使用接觸電抗器(L1)和殼體的潤滑劑作為傳熱劑來散發電抗器(L1)的熱量。潤滑劑的循環路徑形成在殼體中，電抗器布置在循環路徑上。
文檔編號H02K9/02GK101300725SQ200680041050
公開日2008年11月5日 申請日期2006年10月27日 優先權日2005年11月1日
發明者久野裕道, 吉田忠史, 小松裕, 山崎丈嗣, 立松和高, 遠藤康浩 申請人:豐田自動車株式會社