(57)【要約】【課題】  コンパクトな構成で電気機器を冷却する。【解決手段】  前輪１０８に連結されたドライブシャフト１０６は、エンジン１００およびモータジェネレータ２００の少なくともいずれか一方からの駆動力により駆動させられる。モータジェネレータ２００に電力を供給するインバータ３００は、ウォータポンプ３０２が送出する冷却水などの冷却媒体がパイプ３０４を介して供給され、冷却される。後輪６０６に連結されたドライブシャフト６０４は、リアモータジェネレータ６００からの駆動力により駆動させられる。リアモータジェネレータ６００に電力を供給するリアインバータ５００には、ペルチェ素子７００が設けられている。リアインバータ５００は、ペルチェ素子のペルチェ効果により冷却される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の車軸と前記第１の車軸とは異なる第２の車軸とを有する車両の駆動システムであって、
前記第１の車軸を駆動する第１の回転電機と、
第２の車軸を駆動するエンジンと、
前記エンジン側ではなく前記第１の回転電機側に設けられ、前記第１の回転電機を制御する第１の電気機器とを含み、
前記第１の電気機器は、ペルチェ素子を用いて冷却される、車両の駆動システム。
【請求項２】
前記駆動システムは、
前記第２の車軸を前記エンジンと協調して駆動する第２の回転電機と、
前記第１の電気機器側ではなく前記エンジン側に設けられ、前記第２の回転電機を制御する第２の電気機器と、
前記第１の電気機器側ではなく前記エンジン側に設けられ、冷却媒体を前記第２の電気機器に供給する冷媒ポンプとをさらに含み、
前記第２の電気機器は、前記冷媒ポンプにより供給される冷却媒体により冷却される、請求項１に記載の車両の駆動システム。
【請求項３】
前記第２の車軸および前記エンジンは前記車両の前部に設けられ、前記第１の車軸および前記第１の回転電機は前記車両の後部に設けられる、請求項１または２に記載の車両の駆動システム。
【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、ペルチェ素子を用いて冷却される電気機器を搭載した車両の駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の一環として、モータからの駆動力によりエンジンをアシストして走行したり、モータからの駆動力のみにより走行したりするハイブリッド車両が注目されている。このようなハイブリッド車両の中には、前輪および後輪の両方を駆動させるものもある。
【０００３】
特開２００２−１９４８２号公報（特許文献１）は、エンジンおよびモータジェネレータの少なくともいずれか一方により駆動される前輪と、リアモータジェネレータにより駆動される後輪とを有するハイブリッド車両を開示する。特許文献１に記載のハイブリッド車両は、前輪系を主駆動装置にて駆動し、後輪系を副駆動装置にて駆動する形式の車両である。主駆動装置は、エンジンと、モータジェネレータとを備えている。エンジンおよびモータジェネレータから出力されたトルクは、前輪へ伝達される。副駆動装置は、第２原動機すなわち副原動機として機能するリアモータジェネレータを備えている。リアモータジェネレータから出力されたトルクは、後輪へ伝達される。電池などから成る蓄電装置からモータジェネレータに供給される駆動電流およびモータジェネレータから蓄電装置へ出力される発電電流は、インバータにより制御される。蓄電装置からリアモータジェネレータに供給される駆動電流およびリアモータジェネレータから蓄電装置へ出力される発電電流は、リアインバータにより制御される。
【０００４】
この公報に記載のハイブリッド車両によると、前輪および後輪を駆動し、４輪走行状態で、車両を走行させることができる。
【特許文献１】特開２００２−１９４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インバータおよびリアインバータなどの電気機器は、電流を制御するため発熱する。したがって、発熱する電気機器を冷却する必要がある。そのため、電気機器を冷却するための冷却システムをハイブリッド車両に搭載しなければならないが、ハイブリッド車両においては、エンジンに加えてモータや、モータ制御用の電気機器が搭載される。車両の搭載スペースは通常の車両でも余裕があるものではなく、ハイブリッド車両はさらに搭載スペースが制限される。しかしながら、上述の公報には、電気機器を冷却する構成については何等記載されていない。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためのなされたものであって、その目的は、電気機器を良好に冷却することができる、コンパクトな車両の駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る車両の駆動システムは、少なくとも第１の車軸と第１の車軸とは異なる第２の車軸とを有する車両の駆動システムである。この駆動システムは、第１の車軸を駆動する第１の回転電機と、第２の車軸を駆動するエンジンと、エンジン側ではなく第１の回転電機側に設けられ、第１の回転電機を制御する第１の電気機器とを含む。第１の電気機器は、ペルチェ素子を用いて冷却される。
【０００８】
第１の発明によると、第１の車軸は回転電機により駆動され、第２の車軸はエンジンにより駆動される。回転電機は、電気機器により制御される。この電気機器は、ペルチェ素子を用いて冷却される。これにより、冷却媒体を供給するためのパイプなどを設けることなく、第１の車軸および第２の車軸を駆動し、電気機器を冷却する駆動システムを構成することができる。そのため、回転電機を制御する電気機器を、エンジン側ではなく第１の回転電機側に設けても、たとえばエンジンルーム内に設けられるウォータポンプやラジエータに連結されたパイプを、エンジンルームから電気機器まで設けるような大規模な冷却システムを用いずに、搭載スペースの制限が厳しいハイブリッド車両において、第１の電気機器を冷却することができる。その結果、電気機器を良好に冷却することができるコンパクトな車両の駆動システムを提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る車両の駆動システムは、第１の発明の構成に加え、駆動システムは、第２の車軸をエンジンと協調して駆動する第２の回転電機と、第１の電気機器側ではなくエンジン側に設けられ、第２の回転電機を制御する第２の電気機器と、第１の電気機器側ではなくエンジン側に設けられ、冷却媒体を第２の電気機器に供給する冷媒ポンプとをさらに含む。第２の電気機器は、冷媒ポンプにより供給される冷却媒体により冷却される。
【００１０】
第２の発明によると、第２の車軸がエンジンと協調する第２の回転電機により駆動され、第２の回転電機が、第２の電気機器により制御される。この第２の電気機器は、第１の電気機器側ではなくエンジン側に設けられ、冷却媒体を第２の電気機器に供給する冷媒ポンプにより供給される冷却媒体により冷却される。これにより、第２の車軸をエンジンに加えて第２の回転電機により駆動する駆動システムにおいて、第２の電気機器を冷却することができる。第２の電気機器は、第１の電気機器側ではなくエンジン側に設けられている。そのため、たとえばエンジンルーム内に設けられるウォータポンプやラジエータに連結されたパイプを、第２の電気機器に連結しても、パイプの全長が長くなることを抑制することができる。その結果、大規模な冷却システムを用いずに、搭載スペースの制限が厳しいハイブリッド車両において、第２の電気機器を冷却することができる。
【００１１】
第３の発明に係る車両の駆動システムにおいては、第１または２の発明の構成に加え、第２の車軸およびエンジンは車両の前部に設けられる。第１の車軸および第１の回転電機は車両の後部に設けられる。
【００１２】
第３の発明によると、第２の車軸およびエンジンが車両前部に設けられ、第１の車軸および第１の回転電機が車両の後部に設けられる車両において、電気機器を良好に冷却することができるコンパクトな車両の駆動システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る駆動システムを搭載した車両について説明する。この車両は、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、インバータ３００と、バッテリ４００と、リアインバータ５００と、リアモータジェネレータ６００とを含む。
【００１５】
エンジン１００は、燃料と空気との混合気を燃焼させてクランクシャフト（図示せず）を回転させ、駆動力を発生する。エンジン１００が発生した駆動力は、動力切替機構１０２を介して、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）１０４およびモータジェネレータ２００の少なくともいずれか一方に伝達される。ＣＶＴ１０４に伝達された駆動力は、ドライブシャフト１０６を介して前輪１０８に伝達される。これにより前輪１０８が駆動させられる。
【００１６】
モータジェネレータ２００は、三相交流回転電機である。モータジェネレータ２００は、動力切替機構１０２を介して伝達されたエンジン１００の駆動力により駆動させられ、発電する。また、車両の回生制動時に、モータジェネレータ２００は、ＣＶＴ１０４およびドライブシャフト１０６を介して前輪１０８により駆動させられ、発電する。モータジェネレータ２００により発電された電力は、インバータ３００により交流電力から直流電力に変換され、バッテリ４００に蓄えられる。
【００１７】
一方、車両の発進時や加速時には、バッテリ４００に蓄えられた電力が、インバータ３００を介してモータジェネレータ２００に供給される。これによりモータジェネレータ２００は駆動力を発生する。モータジェネレータ２００の駆動力は、動力切替機構１０２、ＣＶＴ１０４および車両前部のドライブシャフト１０６を介して前輪１０８に伝えられる。これにより、モータジェネレータ２００は、車両を走行させたり、エンジン１００をアシストしたりする。なお、コンバータにより電圧を調整して、モータジェネレータ２００やバッテリ４００に電力を供給するようにしてもよい。
【００１８】
インバータ３００は、電力を変換する際に発熱する。そのため、インバータ３００を冷却する必要がある。インバータ３００は、ウォータポンプ３０２が送出する冷却水などの冷却媒体がパイプ３０４を介して供給され、冷却される。冷却水は、インバータ３００を経由してモータジェネレータ２００に供給された後、ラジエータ３０６により空気との間で熱交換させられ、冷却される。なお、ウォータポンプ３０２は電力により駆動するものであってもよく、エンジン１００の駆動力により駆動するものであってもよい。
【００１９】
エンジン１００、動力切替機構１０２、ＣＶＴ１０４、モータジェネレータ２００、インバータ３００、ウォータポンプ３０２、パイプ３０４およびラジエータ３０６は、車両前部のエンジンルーム内に設けられている。そのため、インバータ３００は、リアインバータ５００側ではなくエンジン１００側に設けられることになる。
【００２０】
バッテリ４００は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。なお、バッテリ４００の代わりに、キャパシタ（コンデンサ）を用いてもよい。
【００２１】
バッテリ４００に蓄えられた電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０２により降圧された後、補機バッテリ４０４に供給される。補機バッテリ４０４に蓄えられた電力は、車両の補機類に供給される。バッテリ４００は、たとえば車両の後部座席の下方や、車両後部のトランクルームの内部に設けられる。
【００２２】
リアインバータ５００は、バッテリ４００に蓄えられた電力を、直流電力から交流電力に変換し、リアモータジェネレータ６００に供給する。一方、車両の回生制動時において、リアモータジェネレータ６００で発電された交流電力を直流電力に変換し、バッテリ４００に供給する。リアインバータ５００は、たとえば車両の後部座席の下方や、車両後部のトランクルームの内部に設けられる。そのため、リアインバータ５００は、エンジン１００側ではなく、リアモータジェネレータ６００側に設けられることになる。
【００２３】
リアインバータ５００は、電力を変換する際に発熱する。そのため、リアインバータ５００を冷却する必要がある。リアインバータ５００には、ペルチェ素子７００が設けられている。リアインバータ５００は、ペルチェ素子のペルチェ効果により冷却される。なお、たとえばコンバータなど、リアインバータ５００以外の電気機器を冷却するようにしてもよい。
【００２４】
リアモータジェネレータ６００は、三相交流回転電機である。リアモータジェネレータ６００は、車両後部のドライブシャフト６０４に連結されるように、車両の後部に設けられている。車両の発進時や加速時に、リアモータジェネレータ６００には、バッテリ４００から供給された直流電流がリアインバータ５００により交流電流に変換されて供給される。これによりリアモータジェネレータ６００は駆動力を発生する。リアモータジェネレータ６００の駆動力は、ドライブシャフト６０４を介して後輪６０６に伝達される。これにより、車両は後輪６０６を駆動させて走行する。
【００２５】
一方、車両の回生制動時、リアモータジェネレータ６００は、ドライブシャフト６０４を介して後輪６０６により駆動させられ、発電する。リアモータジェネレータ６００により発電された電力は、リアインバータ５００により交流電力から直流電力に変換され、バッテリ４００に蓄えられる。なお、コンバータにより電圧を調整して、リアモータジェネレータ６００やバッテリ４００に電力を供給するようにしてもよい。
【００２６】
ペルチェ素子７００には、補機バッテリ４０４に蓄えられた電力が供給される。ペルチェ素子は、電力が供給されると、リアインバータ５００との接合面側の熱を、接合面とは反対側の面に移動させる。これにより、リアインバータ５００が冷却される。
【００２７】
図２を参照して、インバータ３００およびリアインバータ５００についてさらに説明する。インバータ３００とバッテリ４００との間には、コンデンサ８００がインバータ３００と並列に接続されている。コンデンサ８００は、インバータ３００とバッテリ４００との間で電力を平滑化する。
【００２８】
インバータ３００は、６つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）３１０〜３６０と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続された６つのダイオード３１１〜３６１と、各ＩＧＢＴにそれぞれ接続され、制御回路３７０が生成した信号に基づいて、ＩＧＢＴを駆動させる６つのＩＧＢＴ駆動回路３１２〜３６２とを含む。各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と対応するように、ＩＧＢＴ３１０とＩＧＢＴ３２０とが、ＩＧＢＴ３３０とＩＧＢＴ３４０とが、ＩＧＢＴ３５０とＩＧＢＴ３６０とが、それぞれ直列に接続されている。インバータ３００は、各ＩＧＢＴをオン／オフすることにより、交流電力を直流電力に変換したり、直流電力を交流電力に変換したりする。
【００２９】
リアインバータ５００とバッテリ４００との間には、コンデンサ９００がリアインバータ５００と並列に接続されている。コンデンサ９００は、リアインバータ５００とバッテリ４００との間で電力を平滑化する。
【００３０】
リアインバータ５００は、インバータ３００と同様に、６つのＩＧＢＴ５１０〜５６０と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続された６つのダイオード５１１〜５６１と、各ＩＧＢＴにそれぞれ接続され、制御回路５７０が生成した信号に基づいて、ＩＧＢＴを駆動させる６つのＩＧＢＴ駆動回路５１２〜５６２とを含む。各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と対応するように、ＩＧＢＴ５１０とＩＧＢＴ５２０とが、ＩＧＢＴ５３０とＩＧＢＴ５４０とが、ＩＧＢＴ５５０とＩＧＢＴ５６０とが、それぞれ直列に接続されている。リアインバータ５００は、各ＩＧＢＴをオン／オフすることにより、交流電力を直流電力に変換したり、直流電力を交流電力に変換したりする。
【００３１】
制御回路３７０および制御回路５７０は、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量や、スロットル（図示せず）の開度などに基づいて、各ＩＧＢＴオン／オフ比（デューティー比）を算出し、算出されたデューティー比でＩＧＢＴを駆動させる。
【００３２】
図３を参照して、インバータ３００およびコンデンサ８００についてさらに説明する。コンデンサ８００は、コンデンサケース８０２に保持される。コンデンサ８００の正極および負極は、それぞれ正極バスバー８０４および負極バスバー８０６により、インバータ３００に接続される。
【００３３】
インバータ３００は、絶縁シートを介してインバータケース３７２の下面に保持される。インバータケース３７２は、上方に向かって開口した凹部の下面から、上方に向かって突出するように設けられた複数の冷却フィン３７４を含む。インバータケース３７２の凹部は、コンデンサケース８０２の下面により封止される。
【００３４】
インバータケース３７２、冷却フィン３７４およびコンデンサケース８０２により囲まれる空間に、冷却水が流通させられる。すなわち、インバータケース３７２、冷却フィン３７４およびコンデンサケース８０２により囲まれて、冷却通路３７６が形成される。冷却水は、インバータケース３７２に設けられた流入口（図示せず）から冷却通路３７６内に流入し、インバータケース３７２に設けられた流出口（図示せず）から流出する。なお、冷却水以外の冷却媒体を流通させてもよい。インバータ３００は、冷却通路３７６に流入した冷却水との間で熱交換させられることにより、冷却される。なお、たとえばコンバータなど、インバータ３００以外の電気機器を冷却するようにしてもよい。
【００３５】
図４を参照して、リアインバータ５００およびコンデンサ９００についてさらに説明する。リアインバータ５００およびコンデンサ９００は、制御回路５７０と共にインバータケース５７２内に収容されている。インバータケース５７２上部の開口は、カバー５７４により封止されている。
【００３６】
リアインバータ５００とコンデンサ９００とは、直流入力バスバー５７６により接続されている。直流入力バスバー５７６は、入力コネクタ５７８に接続されている。入力コネクタ５７８を介して、直流入力バスバー５７６はバッテリ４００に接続される。
【００３７】
リアインバータ５００には、リアインバータ５００と直流入力バスバー５７６との接続部の反対側において、出力バスバー５８０が接続されている。出力バスバー５８０は、出力コネクタ５８２に接続されている。出力バスバー５８０は、出力コネクタ５８２を介してリアモータジェネレータ６００に接続される。
【００３８】
リアインバータ５００の下方であって、インバータケース５７２の下面に、ペルチェ素子７００が設けられている。ペルチェ素子７００の下面には、冷却フィン７０２が設けられている。冷却フィン７０２には、車室内および車室外の少なくともいずれか一方から空気が供給される。
【００３９】
ペルチェ素子７００の上面、すなわちインバータケース５７２とペルチェ素子７００との接合面は吸熱面である。ペルチェ素子７００の下面、すなわち、ペルチェ素子７００と冷却フィン７０２との接合面は放熱面である。
【００４０】
なお、ペルチェ素子７００を、リアインバータ５００の上方であって、カバー５７４の上面に設け、冷却フィン７０２をペルチェ素子７００の上面に設けてもよい。この場合、ペルチェ素子７００の下面が吸熱面となり、上面が放熱面となる。
【００４１】
以上のような構成に基づき発現する本実施の形態に係る駆動システムの作用について説明する。
【００４２】
インバータ３００が発熱し、インバータ３００を冷却する必要がある場合は、ウォータポンプ３０２から送出された冷却水がパイプ３０４を通り、冷却通路３７６内に流通させられる。これにより、インバータ３００が冷却水との間で熱交換させられ、冷却される。
【００４３】
リアインバータ５００が発熱し、リアインバータ５００を冷却する必要がある場合は、ペルチェ素子７００に電力が供給されることにより、リアインバータ５００で発生した熱がペルチェ素子７００を介して冷却フィン７０２に伝達される。冷却フィン７０２は、空気との間で熱交換される。これにより、リアインバータ５００が冷却される。
【００４４】
以上のように、本実施の形態に係る駆動システムにおいて、前輪に連結されたドライブシャフトを駆動するモータジェネレータを制御するインバータは、冷却水が供給されることにより冷却される。インバータはエンジンルーム内に設けられている。そのため、エンジンルーム内に設けられたウォータポンプおよびラジエータに連結されたパイプを、インバータに連結するように設けても、パイプの全長が長くなることが抑制される。後輪に連結されたドライブシャフトを駆動するリアモータジェネレータを制御するリアインバータは、ペルチェ素子により冷却される。これにより、冷却水をリアインバータに供給しなくても、リアインバータを冷却することができる。そのため、エンジンルーム内に設けられたウォータポンプおよびラジエータに連結されたパイプを、エンジンルームからリアインバータまで設けるような大規模な冷却システムを設ける必要がない。そのため、コンパクトな構成で、インバータおよびリアインバータを冷却することができる。
【００４５】
＜第２の実施の形態＞
図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る駆動システムについて説明する。前述の第１の実施の形態においては、ペルチェ素子が、インバータケースの下面に接合されていたが、本実施の形態においては、ペルチェ素子が、インバータケース内に収容されている。冷却フィンは、インバータケースに一体的に形成されている。その他の構成については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４６】
図５に示すように、ペルチェ素子７００は、リアインバータ５００の下面に接合するように、インバータケース５７２内の底面に設けられている。冷却フィン７０２は、インバータケース５７２の下部において、インバータケース５７２に一体的に形成されている。このようにしても、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
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】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る駆動システムを搭載した車両を示す制御ブロック図である。
【図２】インバータおよびリアインバータを示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る駆動システムにおけるインバータを示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る駆動システムにおけるリアインバータを示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る駆動システムにおけるリアインバータを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  エンジン、１０６  ドライブシャフト、１０８  前輪、２００  モータジェネレータ、３００  インバータ、３０２  ウォータポンプ、３０４  パイプ、３０６  ラジエータ、３７２  インバータケース、３７４  冷却フィン、３７６  冷却通路、４００  バッテリ、５００  リアインバータ、６００  リアモータジェネレータ、６０４  ドライブシャフト、６０６  後輪、７００  ペルチェ素子、７０２  冷却フィン。
【図１】
2005323455.tif 000003
【図２】
2005323455.tif 000004
【図３】
2005323455.tif 000005
【図４】
2005323455.tif 000006
【図５】
2005323455.tif 000007