特許 7375722 ハイブリッド車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-30

(45)【発行日】2023-11-08

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両

(51)【国際特許分類】

   B60K 6/40 20071001AFI20231031BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20231031BHJP

   B60K 13/04 20060101ALI20231031BHJP

   B60K 1/00 20060101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

B60K6/40

B60K6/48 ZHV

B60K13/04 A

B60K1/00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020171617

(22)【出願日】2020-10-12

(65)【公開番号】P2022063378

(43)【公開日】2022-04-22

【審査請求日】2022-08-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小柳 博隆

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２８４４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９０６２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／４０

Ｂ６０Ｋ ６／４８

Ｂ６０Ｋ １３／０４

Ｂ６０Ｋ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関と、
回転電機と、
蓄電装置と、
前記回転電機と前記蓄電装置との間で電力変換を行うとともに、前記回転電機の制御を行うパワーコントロールユニットと、
を備え、
前記内燃機関と前記回転電機との少なくとも一方の動力を用いて、駆動輪を回転させて走行可能なハイブリッド車両であって、
前記パワーコントロールユニットは前記回転電機の下方に設けられており、
車両幅方向の一方側から他方側に、前記パワーコントロールユニットよりも高温となる熱発生源、前記熱発生源から前記パワーコントロールユニットへの熱の伝達を抑制するための熱伝達抑制部、前記パワーコントロールユニットの順で配置し、
前記回転電機は、前記内燃機関と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられており、
前記内燃機関と前記回転電機との間の動力伝達経路を接続したり切断したりする断接装置と、
前記回転電機及び前記断接装置を少なくとも収容するケース部材と、
前記ケース部材の下部に形成された開口を覆うカバー部材と、
前記ケース部材に対してカバー部材を着脱可能に固定する固定部材と、
を備えており、
前記パワーコントロールユニットは、前記ケース部材の下部と前記カバー部材とによって区画された下部収容室に収容されていることを特徴とするハイブリッド車両。

【請求項2】

前記内燃機関からの排気ガスを排出する排気管を備えおり、
前記熱発生源は前記排気管であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。

【請求項3】

前記ケース部材の前記熱発生源側の側部に設けられ、前記断接装置の作動に用いる作動油が貯留されたオイルパンと、
前記ケース部材の前記熱発生源側の側部と前記オイルパンとによって区画された側部収容室に収容され、前記断接装置に供給する油圧を調整するバルブボディと、
を備えており、
前記熱伝達抑制部は、前記バルブボディであることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両。

【請求項4】

前記回転電機と前記パワーコントロールユニットとを電気的に接続するバスバーを、前記ケース部材内に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。

【請求項5】

前記パワーコントロールユニットを、車両前後方向で前側または後ろ側に凸形状で構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、動力源としてエンジンとモータとを備え、エンジンとモータとの少なくとも一方の動力を使用して走行可能なハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両では、例えば、エンジンのクランクシャフトとモータの回転軸とが、断接クラッチを介して接続されており、断接クラッチによって、エンジンとモータとの間の動力伝達経路を接続したり切断したりする。エンジンとモータとの少なくとも一方からの動力は、モータの回転軸からトランスミッションなどを介して駆動輪に伝達される。また、特許文献１には、モータとバッテリとの間で電力変換を行うとともに、モータの制御を行うパワーコントロールユニットを、車両幅方向でトランスミッションの側部に設ける構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６２１５１９０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、パワーコントロールユニットと、当該パワーコントロールユニットの周辺部品との位置関係が、何ら考慮されていない。そのため、例えば、エンジンから排気ガスを排出するための排気管などのパワーコントロールユニットよりも高温となる高温部品が、パワーコントロールユニットの近くに配置されていると、パワーコントロールユニットに対して高温部品の熱が悪影響（熱害）を及ぼすおそれがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、パワーコントロールユニットに対して高温部品の熱が悪影響を及ぼすことを抑制できるハイブリッド車両を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両は、内燃機関と、回転電機と、蓄電装置と、前記回転電機と前記蓄電装置との間で電力変換を行うとともに、前記回転電機の制御を行うパワーコントロールユニットと、を備え、前記内燃機関と前記回転電機との少なくとも一方の動力を用いて、駆動輪を回転させて走行可能なハイブリッド車両であって、前記パワーコントロールユニットは前記回転電機の下方に設けられており、車両幅方向の一方側から他方側に、前記パワーコントロールユニットよりも高温となる熱発生源、前記熱発生源から前記パワーコントロールユニットへの熱の伝達を抑制するための熱伝達抑制部、前記パワーコントロールユニットの順で配置したことを特徴とするものである。

【0007】

これにより、本発明に係るハイブリッド車両は、パワーコントロールユニットを回転電機の下方に設けるとともに、車両幅方向の一方側から他方側に、熱発生源、熱伝達抑制部、パワーコントロールユニットの順で配置したことによって、熱発生源からの熱をパワーコントロールユニットが受けにくくなり、パワーコントロールユニットに対して熱発生源の熱が悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

【0008】

また、上記において、前記内燃機関からの排気ガスを排出する排気管を備えおり、
前記熱発生源は前記排気管であってもよい。

【0009】

これにより、パワーコントロールユニットに対して排気管の熱が悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

【0010】

また、上記において、前記回転電機は、前記内燃機関と前記駆動輪との間の動力伝達経路に設けられており、前記内燃機関と前記回転電機との間の動力伝達経路を接続したり切断したりする断接装置と、前記回転電機及び前記断接装置を少なくとも収容するケース部材と、前記ケース部材の下部に形成された開口を覆うカバー部材と、前記ケース部材に対してカバー部材を着脱可能に固定する固定部材と、を備えており、前記パワーコントロールユニットは、前記ケース部材の下部と前記カバー部材とによって区画された下部収容室に収容されていてもよい。

【0011】

これにより、ハイブリッド車両の下方から、カバー部材を外してパワーコントロールユニットの交換作業を容易に行うことができる。

【0012】

また、上記において、前記ケース部材の前記熱発生源側の側部に設けられ、前記断接装置の作動に用いる作動油が貯留されたオイルパンと、前記ケース部材の前記熱発生源側の側部と前記オイルパンとによって区画された側部収容室に収容され、前記断接装置に供給する油圧を調整するバルブボディと、を備えており、前記熱伝達抑制部は、前記バルブボディであってもよい。

【0013】

これにより、パワーコントロールユニットよりも耐熱性を有するバルブボディが、熱発生源からパワーコントロールユニットへの熱の伝達を抑制して、パワーコントロールユニットに対して熱発生源の熱が悪影響を及ぼすことを、より効果的に抑制することができる。

【0014】

また、上記において、前記回転電機と前記パワーコントロールユニットとを電気的に接続するバスバーを、前記ケース部材内に設けてもよい。

【0015】

これにより、回転電機とパワーコントロールユニットとの電気的な接続をケース部材内で直接行うことができる。

【0016】

また、上記において、前記パワーコントロールユニットを、車両前後方向で前側または後ろ側に凸形状で構成してもよい。

【0017】

これにより、パワーコントロールユニットの車両幅方向の幅を短縮化させることによって、パワーコントロールユニットが設けられるケース部材の下部における車両幅方向の幅を狭めることが可能となり、車両幅方向で周辺部品とケース部材との隙間を確保し易くすることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係るハイブリッド車両は、パワーコントロールユニットを回転電機の下方に設けるとともに、車両幅方向の一方側から他方側に、熱発生源、熱伝達抑制部、パワーコントロールユニットの順で配置したことによって、熱発生源からの熱をパワーコントロールユニットが受けにくくなり、パワーコントロールユニットに対して熱発生源の熱が悪影響を及ぼすことを抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示した図である。

【図2】図２は、フロントモジュール及びその周辺を車両前後方向の前側から見た断面図である。

【図3】図３は、ＰＣＵを車両前後方向で前側に凸形状となるように構成した場合を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明に係るハイブリッド車両の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0021】

図１は、実施形態に係るハイブリッド車両１の概略構成を示した図である。図２は、フロントモジュール２００及びその周辺を車両前後方向の前側から見た断面図である。

【0022】

図１に示すように、実施形態に係るハイブリッド車両１は、エンジン２、ダンパ装置３、回転電機４、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）５、バッテリ６、トルクコンバータ７、自動変速機８、トランスファー９、排気管２１、排気ガス浄化触媒装置２２、断接クラッチ４０、オイルポンプ１３０、フロントプロペラシャフト１０１、フロントディファレンシャル１０２、フロントドライブシャフト１０３、前輪１０４、リヤプロペラシャフト１０５、リヤディファレンシャル１０６、リヤドライブシャフト１０７、及び、後輪１０８などを備えている。また、実施形態に係るハイブリッド車両１は、例えば、回転電機４、断接クラッチ４０、及び、トルクコンバータ７が、ケース部材であるケース２０１に収容されてフロントモジュール２００を構成している。

【0023】

ハイブリッド車両１は、エンジン２と回転電機４との少なくとも一方の動力を用いて、駆動輪である前輪１０４及び後輪１０８を回転させて走行可能な４輪駆動の車両である。

【0024】

エンジン２は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンなどの内燃機関である。エンジン２には、排気ガスを排出するための排気路を形成する排気管２１が接続されている。排気管２１は、排気ガスを車体の後方側に排出するように構成されている。排気管２１の途中には、排気ガス浄化触媒装置２２が設けられている。

【0025】

ダンパ装置３は、エンジン２のクランク軸２３に連結されている。また、エンジン２と回転電機４との間の動力伝達経路には、当該動力伝達経路を接続したり切断したりする断接装置としての断接クラッチ４０が設けられている。断接クラッチ４０は、例えば、油圧によって摩擦係合させられる湿式多板クラッチであり、回転軸３１を介してダンパ装置３に連結されている。

【0026】

回転電機４は、エンジン２と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられている。回転電機４は、ロータ４１及びステータ４２などによって構成されたモータジェネレータであり、バッテリ６からＰＣＵ５を経由して供給される電力によって駆動される。また、回転電機４は、エンジン２または駆動輪から伝達される動力によってロータ４１が回転されることにより発電し、ＰＣＵ５を経由してバッテリ６を充電することが可能である。

【0027】

ＰＣＵ５は、回転電機４とバッテリ６との間で電力変換を行うとともに、回転電機４の制御を行うものであって、制御基板やインバータやコンデンサなどの電子部品がＰＣＵケース５０内に収容されて構成されている。ＰＣＵ５は、ハイブリッド車両１に搭載された蓄電装置であるバッテリ６との接続用のケーブル６１に設けられたＰＮ（ポジティブ・ネガティブ）コネクタと接続されており、ケーブル６１を介してバッテリ６とＰＣＵ５とが電気的に接続されている。ＰＮコネクタ６２は、バッテリ６とＰＣＵ５との接続部であって、バッテリ６の正負極をＰＣＵ５へ繋ぐ２極のコネクタである。図２に示すように、ＰＣＵ５は、ケース２０１内において、端子台１１０に設けられたバスバー１１１を介して回転電機４と電気的に接続されている。これにより、回転電機４は、ＰＣＵ５を介してバッテリ６と電気的に接続されている。また、ＰＣＵ５には、内部を冷却液が流れる冷却器１２０が接続されており、冷却器１２０によってＰＣＵ５の各電子部品の冷却が行われる。

【0028】

トルクコンバータ７は、ポンプインペラ７ａと、タービンランナ７ｂと、ステータ７ｃと、ロックアップクラッチ７ｄとを備える。ポンプインペラ７ａは、回転軸４３を介して回転電機４のロータ４１と連結されており、ロータ４１の回転に連動して回転可能となっている。ロックアップクラッチ７ｄは、ＥＣＵ１０からの制御信号に基づいて、係合状態や解放状態や半係合状態のいずれかに制御される。

【0029】

自動変速機８は、トルクコンバータ７と回転軸７１を介して連結されており、トルクコンバータ７とトランスファー９との間の動力伝達経路に設けられている。自動変速機８は、例えば、変速比の異なる複数のギヤ段を選択的に形成可能な有段式の自動変速機である。

【0030】

トランスファー９は、自動変速機８から入力された動力を、フロントプロペラシャフト１０１とリヤプロペラシャフト１０５とに分配する。フロントプロペラシャフト１０１に分配された動力は、フロントディファレンシャル１０２及び左右のフロントドライブシャフト１０３を介して左右の前輪１０４に伝達される。また、リヤプロペラシャフト１０５に分配された動力は、リヤディファレンシャル１０６及び左右のリヤドライブシャフト１０７を介して左右の後輪１０８に伝達される。

【0031】

機械式のオイルポンプ１３０は、円筒状の連結部材１３１を介してトルクコンバータ７のポンプインペラ７ａに連結されており、ポンプインペラ７ａの回転に連動して作動し、後述するオイルパン２０３に貯留される作動油を吸入してバルブボディ１４０に吐出する。バルブボディ１４０には、例えば、切換弁、油圧制御弁、及び、油圧回路などが設けられている。バルブボディ１４０は、例えば、オイルポンプ１３０から供給される油圧を元圧として、断接クラッチ４０及びロックアップクラッチ７ｄの係合及び解放の作動制御の際に、断接クラッチ４０及びロックアップクラッチ７ｄに供給する、断接クラッチ４０の制御油圧やロックアップクラッチ７ｄの制御油圧を、ＥＣＵ１０からの制御信号によってそれぞれ調整する。

【0032】

図２に示すように、フロントモジュール２００は、車両幅方向において排気管２１とフロントプロペラシャフト１０１との間に配置されている。排気管２１は、ケース２０１に対して車両幅方向で右側に間隔をあけて配置されている。フロントプロペラシャフト１０１は、ケース２０１に対して車両幅方向で左側に間隔をあけて配置されている。なお、排気管２１とフロントプロペラシャフト１０１とは、ケース２０１に対して車両幅方向で左右反対の位置に配置してもかまわない。

【0033】

ケース２０１には、ケース２０１の排気管２１側の側部に形成された開口を塞ぐオイルパン２０３と、ケース２０１の下部に形成された開口を塞ぐアンダーカバー２０２とが、それぞれ固定部材であるボルト２１１，２１２によって開閉可能に固定されている。ケース２０１の排気管２１側の側部とオイルパン２０３とによって区画された側部収容室２０４には、断接クラッチ４０及びロックアップクラッチ７ｄの作動に用いる作動油が貯留されているとともに、バルブボディ１４０が収容されている。また、ケース２０１の下部とアンダーカバー２０２とによって区画された下部収容室２０５には、ＰＣＵ５が収容されている。

【0034】

実施形態に係るハイブリッド車両１においては、ケース２０１の下部であって回転電機４の鉛直方向の下方に、ＰＣＵ５が回転電機４と機電一体（回転電機４とＰＣＵ５との電気的な接続をケース２０１の内部で直接行う構造）で搭載されている。また、実施形態に係るハイブリッド車両１では、ケース２０１の車両幅方向で排気管２１側の側部にバルブボディ１４０を搭載して、バルブボディ１４０とフロントモジュール２００とをケース２０１で共存させている。これにより、排気管２１やフロントプロペラシャフト１０１といったフロントモジュール２００の周辺部品と、ＰＣＵ５及びバルブボディ１４０との隙間も確保しつつ、フロントモジュール２００の周辺にＰＣＵ５及びバルブボディ１４０を配置することができる。

【0035】

実施形態に係るハイブリッド車両１においては、フロントモジュール２００を収容するケース２０１の下部にＰＣＵ５を搭載することによって、例えば、車両側方からの衝突時に、周辺部品との挟まれなどによるＰＣＵ５の損傷リスクを低減させることができる。

【0036】

また、実施形態に係るハイブリッド車両１では、フロントモジュール２００を収容するケース２０１の下部にＰＣＵ５を搭載することによって、例えば、自動車用リフトで持ち上げたハイブリッド車両１の下方から、アンダーカバー２０２を外してＰＣＵ５の交換作業を容易に行うことができる。

【0037】

また、実施形態に係るハイブリッド車両１では、フロントモジュール２００を収容するケース２０１の下部にＰＣＵ５を搭載することによって、ケース２０１の排気管２１側の側部にＰＣＵ５を搭載した場合よりも、ＰＣＵ５よりも高温となる熱発生源である排気管２１からの熱をＰＣＵ５が受けにくくなり、ＰＣＵ５に対して排気管２１の熱が悪影響（熱害）を及ぼすことを抑制することができる。

【0038】

また、実施形態に係るハイブリッド車両１においては、車両幅方向の右側（一方側）から左側（他方側）に、排気管２１、バルブボディ１４０、ＰＣＵ５の順で配置している。これにより、ＰＣＵ５よりも耐熱性を有するバルブボディ１４０が、排気管２１からＰＣＵ５への熱の伝達を抑制するための熱伝達抑制部として機能し、ＰＣＵ５に対して排気管２１の熱が悪影響（熱害）を及ぼすことを、より効果的に抑制することができる。

【0039】

図３は、ＰＣＵ５を車両前後方向で前側に凸形状となるように構成した場合を示した図である。

【0040】

実施形態に係るハイブリッド車両１においては、例えば、図３に示すように、ＰＣＵ５を車両前後方向で前側に凸形状となるように構成してもよい。この際、ＰＣＵ５の凸部には、例えば、図３に示すようにコンデンサ５１を配置したり、バスバー１１１を支持する端子台１１０やＰＮコネクタ６２と接続されるＰＣＵ側端子などを配置したりすることが可能である。ＰＣＵ５を車両前後方向で前側に凸形状となるように構成することによって、ＰＣＵ５の車両幅方向の幅を短縮化することが可能となる。なお、ＰＣＵ５は、車両前後方向で後ろ側に凸形状となるように構成しても良く、この場合もＰＣＵ５の車両幅方向の幅を短縮化することが可能となる。このように、ＰＣＵ５の車両幅方向の幅を短縮化させることによって、ＰＣＵ５が搭載されるケース２０１の下部における車両幅方向の幅を狭めることが可能となり、車両幅方向で排気管２１やフロントプロペラシャフト１０１などの周辺部品とケース２０１との隙間を確保し易くすることができる。

【符号の説明】

【0041】

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ ダンパ装置
４ 回転電機
５ ＰＣＵ
６ バッテリ
７ トルクコンバータ
７ａ ポンプインペラ
７ｂ タービンランナ
７ｃ ステータ
７ｄ ロックアップクラッチ
８ 自動変速機
９ トランスファー
１０ ＥＣＵ
２１ 排気管
２２ 排気ガス浄化触媒装置
２３ クランク軸
３１ 回転軸
４０ 断接クラッチ
４１ ロータ
４２ ステータ
４３ 回転軸
５０ ＰＣＵケース
５１ コンデンサ
６１ ケーブル
６２ ＰＮコネクタ
７１ 回転軸
１０１ フロントプロペラシャフト
１０２ フロントディファレンシャル
１０３ フロントドライブシャフト
１０４ 前輪
１０５ リヤプロペラシャフト
１０６ リヤディファレンシャル
１０７ リヤドライブシャフト
１０８ 後輪
１１０ 端子台
１１１ バスバー
１２０ 冷却器
１３０ オイルポンプ
１３１ 連結部材
１４０ バルブボディ
２００ フロントモジュール
２０１ ケース
２０２ アンダーカバー
２０３ オイルパン
２０４ 側部収容室
２０５ 下部収容室
２１１ ボルト
２１２ ボルト

【図1】

【図2】

【図3】