DE112008002870B4

DE112008002870B4 - Wechselrichtereinheit mit einer Kühleinheit

Info

Publication number: DE112008002870B4
Application number: DE200811002870
Authority: DE
Inventors: Kentaro Kakuda; Ryohei Kubo
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: CN101842973A; US7855887B2; US20090206662A1; JP5099431B2; CN101842973B; WO2009101726A1; DE112008002870T5; JP2009195060A

Abstract

Wechselrichtereinheit, mit einer Drosselspule (43) und Schaltelementen (8) für ein Spannungsverstärken, die eine Spannungsverstärkungsschaltung bilden zum Verstärken einer Leistungsversorgungsspannung; einem Schaltelement (6, 7) für einen Wechselrichter (3), das eine Wechselrichterschaltung bildet, die mit einer Leistungsversorgungsspannung zu beliefern ist, die von der Spannungsverstärkungsschaltung verstärkt worden ist; und einer Kühleinheit (10), die mit einer Kühlpassage (16) bereitgestellt ist zum Befördern eines Kühlmittels entlang einer Kühlfläche (12), mit der die Drosselspule (43), das Schaltelement (8) für das Spannungsverstärken und das Schaltelement (6, 7) für den Wechselrichter (3) in Kontakt sind, wobei die Kühleinheit (10) integriert mit einem Gehäuse einer Antriebseinheit (2) bereitgestellt ist, das eine drehende elektrische Maschine enthält, und die Kühlmittelpassage (16) einen Drosselspulenkühler (71) zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche (12) enthält, mit dem die Drosselspule (43) in Kontakt ist, einen Schaltelementkühler (81) enthält zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche (12), mit dem das Schaltelement (8) für das Spannungsverstärken und das Schaltelement (6, 7) für den Wechselrichter (3) in Kontakt sind, und einen Kühler (91) für eine drehende elektrische Maschine (48, 49) enthält zum Kühlen der drehenden elektrischen Maschine (48, 49) und der Drosselspulenkühler (71) bezüglich des Schaltelementkühlers (81) stromaufwärtsseitig in Bezug zur Strömungsrichtung des durch die Kühlpassage (16) beförderten Kühlmittels angeordnet ist, und der Kühler für die drehende elektrische Maschine bezüglich des Drosselspulenkühlers (71) stromaufwärtsseitig in Bezug zur Strömungsrichtung des durch die Kühlpassage (16) beförderten Kühlmittels angeordnet ist, und ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselrichtereinheit, die zur Steuerung von drehenden elektrischen Maschinen, wie beispielsweise eines Motors und Generators, verwendet wird, und spezieller eine derartige Wechselrichtereinheit, bei der enthaltene wärmeerzeugende Komponenten geeignet gekühlt werden können.
Hintergrundtechnik
Als ein Beispiel für eine Steuerungseinheit für drehende elektrische Maschinen (ein Motor und ein Generator), die in einer Antriebseinheit enthalten sind, die in einem Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug oder dergleichen verwendet wird, ist in den vergangenen Jahren eine Wechselrichtereinheit entwickelt worden, die einen Wechselrichter enthält, der derartige drehende elektrische Maschinen steuert. Eine derartige Wechselrichtereinheit kann derart aufgebaut sein, dass eine Spannungsverstärkungsschaltung zur Verstärkung einer Leistungsversorgungsspannung enthalten ist, um die Ausgangsleistungen der drehenden elektrischen Maschinen bei hoher Drehzahl zu erhöhen (wie beispielsweise in dem Patentdokument 1 beschrieben).
In der Wechselrichtereinheit sind eine Drosselspule und Schaltelemente zur Spannungsverstärkung, die die Spannungsverstärkungsschaltung bilden, wärmeerzeugende Komponenten genauso wie Schaltelemente für den Wechselrichter, die die Wechselrichterschaltungen bilden; sie müssen geeignet gekühlt werden. Die Wechselrichtereinheit, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist, enthält folglich eine Kühlplatte mit einem darin bereitgestellten Kühlmittel. Die Wechselrichtereinheit hat einen derartigen Aufbau zum Kühlen der Komponenten, die die Schaltungen bilden, dass die Schaltelemente und ein Kondensator zur Spannungsverstärkung in Kontakt mit einer Seite der Kühlplatte angeordnet sind, und dass die Drosselspule und der Kondensator zum Glätten in Kontakt mit deren anderen Seite angeordnet sind.
[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP-A-2007-89258 (Seiten 11 bis 12 und 2 und 6)
JP 2006 230 064 A offenbart eine Kühleinheit, in der eine Kühlmittelpassage bereitgestellt ist zur Beförderung eines Kühlmittels entlang einer Kühlfläche zum Kühlen einer Drosselspule und von Schaltelementen.
JP 2005 294 456 A offenbart, dass in einer Kühlstruktur einer Steuerungsplatine für eine Leistungsvorrichtung eine Drosselspule in Bezug auf eine Luftzirkulation zum Kühlen stromaufwärtsseitig angeordnet ist, und dass ein Schaltelement stromabwärtsseitig angeordnet ist.
US 2005/0006963 A1 offenbart, dass in einer Kühlstruktur zum Kühlen eines Wechselrichters und eines Motors eine Abtrennung einen Wechselrichterkühler und einen Motorkühler trennt.
US 6961244 B2 betrifft einen DC/DC-Wandler, der geeignet gekühlt werden kann, wobei eine Wasserkühlung verwendet werden kann, die die Größe des Wandlers unwesentlich erhöht.
JP 2007 168 512 A betrifft ein Hybridfahrzeug, bei dem eine Verschlechterung der Leistung in einem Verbrennungsmotor verhindert wird.
Offenbarung der Erfindung
Die obige Wechselrichtereinheit ist derart aufgebaut, dass eine Kühlmittelpassage in der Kühlplatte fast in einer U-Form innerhalb der Kühlplatte geführt ist. Mit anderen Worten, die Kühlmittelpassage in der Kühlplatte hat eine Ausgangspassage zum Kühlen einer Hälfte der Kühlplatte und eine Eingangspassage zum Kühlen ihrer anderen Hälfte in deren Breitenrichtung (im Folgenden als „die Breitenrichtung” bezeichnet). Das Kühlmittel, das in die Kühlplatte strömt, strömt von einer Seite zur anderen in Längsrichtung der Kühlplatte in die Ausgangspassage, kehrt dort um und strömt zurück zu der einen Seite in Längsrichtung in die Eingangspassage. Was die Drosselspule und die Schaltelemente betrifft, die von den Schaltungskomponenten die größte Wärme erzeugen, ist die Drosselspule auf der einen Seite in Längsrichtung der Kühlplatte angeordnet; die Schaltelemente sind auf der anderen Seite in Längsrichtung der Kühlplatte angeordnet. Mit anderen Worten, verglichen zu den Schaltelementen ist die Drosselspule näher zu der Seite hin angeordnet, auf der der Einlass und Auslass der Kühlmittelpassage bereitgestellt sind.
Das Kühlmittel, das in die Kühlplatte strömt, kühlt folglich zuerst eine Hälfte der Drosselspule in Breitenrichtung in der Ausgangspassage, als nächstes eine Hälfte und dann die andere Hälfte der Schaltelemente in Breitenrichtung, und letztendlich die andere Hälfte der Drosselspule in Breitenrichtung. Folglich wird eine Hälfte der Drosselspule in Breitenrichtung durch ein kühleres Kühlmittel gekühlt, während die andere Hälfte in Breitenrichtung durch ein wärmeres Kühlmittel gekühlt wird, das bereits die Schaltelemente gekühlt hat, wodurch eine Situation entsteht, bei der die andere Hälfte in Breitenrichtung nicht adäquat gekühlt wird. Wenn die Drosselspulenkühlung derart unausgeglichen ist, besteht eine Möglichkeit, dass die Spannungsverstärkungsschaltung nicht adäquat arbeiten kann.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wechselrichtereinheit zu schaffen, die eine Wechselrichterverstärkungsschaltung enthält zum Verstärken einer Leistungsversorgungsspannung, die in der Lage ist, die gesamte Drosselspule, die die Spannungsverstärkungsschaltung bildet, gleichmäßig zu kühlen und die Schaltelemente, die die Spannungsverstärkungsschaltung und die Wechselrichterschaltungen bilden, geeignet zu kühlen.
Zur Lösung der obigen Aufgabe ist eine Wechselrichtereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch enthaltend, aufweisend, eine Drosselspule und Schaltelemente zur Spannungsverstärkung, die eine Spannungsverstärkungsschaltung zur Verstärkung einer Leistungsversorgungsspannung bilden, Schaltelemente für einen Wechselrichter, die eine Wechselrichterschaltung bilden, die mit einer von der Spannungsverstärkungsschaltung verstärkten Leistungsversorgungsspannung zu versorgen ist, und eine Kühleinheit, die mit einer Kühlmittelpassage bereitgestellt ist zum Befördern von Kühlmittel entlang einer Kühlfläche, mit der die Drosselspule, die Schaltelemente zur Spannungsverstärkung und die Schaltelemente für den Wechselrichter in Kontakt sind. Die Kühlmittelpassage enthält einen Drosselspulenkühler zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche, mit dem die Drosselspule in Kontakt ist, und einen Schaltelementkühler zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche, mit dem die Schaltelemente zur Spannungsversorgung und die Schaltelemente für den Wechselrichter in Kontakt sind. Der Drosselspulenkühler ist bezüglich des Schaltelementkühlers stromaufwärtsseitig angeordnet.
Mit dem charakteristischen Aufbau wird nahezu der gesamte Bereich auf der Kühlfläche der Kühleinheit, mit dem die Drosselspule in Kontakt ist, bezüglich des Bereichs auf der Kühlfläche, mit dem die Schaltelemente zur Spannungsverstärkung und die Schaltelemente für den Wechselrichter in Kontakt sind, stromaufwärtsseitig gekühlt. Es ist folglich möglich, eine Gesamtseite der Drosselspule, die die Spannungsverstärkungsschaltung bildet, die in Kontakt mit der Kühlfläche ist, mit einem relativ kühlen Kühlmittel, das die Schaltelemente für die Spannungsverstärkung und die Schaltelemente für den Wechselrichter noch nicht gekühlt hat, im allgemeinen gleichmäßig zu kühlen. Da die Drosselspule weniger Wärme erzeugt als die Schaltelemente für die Spannungsverstärkung und die Schaltelemente für den Wechselrichter, ist das Kühlmittel, das die Drosselspule gekühlt hat, nicht so warm, was ein geeignetes Kühlen der Schaltelemente für die Spannungsverstärkung und der Schaltelemente für den Wechselrichter erlaubt.
Der Drosselspulenkühler und der Schaltelementkühler haben vorzugsweise Kühllamellen, und die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Drosselspulenkühler ist geringer als die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Schaltelementkühler.
Wie oben beschrieben ist der Drosselspulenkühler in Bezug auf den Schaltelementkühler stromaufwärtsseitig angeordnet, wodurch das Kühlmittel in dem Drosselspulenkühler eine kühlere Temperatur aufweist als das Kühlmittel in dem Schaltelementkühler. Darüber hinaus erzeugt die Drosselspule weniger Wärme als die Schaltelemente. Entsprechend ist es möglich, die Drosselspule ausreichend zu kühlen, obwohl die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Drosselspulenkühler geringer ist als die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Schaltelementkühler. Bei diesem Aufbau ist also die Anordnungsdichte der Kühllamellen in jedem der Kühler gemäß der Temperatur des Kühlmittels in dem Kühler und der Wärme, die von der Komponente, die von dem Kühler zu kühlen ist, erzeugt wird, geeignet festgelegt. Folglich ist es möglich, jeden von der Drosselspule, den Schaltelementen zur Spannungsverstärkung und den Schaltelementen für den Wechselrichter geeignet zu kühlen. Ferner ist bei diesem Aufbau die Anordnungsdichte der Kühllamellen stromaufwärtsseitig in der Kühlmittelpassage geringer festgelegt, wodurch es möglich ist, den Strömungswiderstand in der gesamten Kühlmittelpassage klein zu halten, was eine kleinere Dimensionierung einer Pumpe zum Zirkulieren des Kühlmittels erlaubt.
Der Drosselspulenkühler ist vorzugsweise aufgebaut, um mit dem Schaltelementkühler über eine Verbindungsöffnung in Verbindung zu stehen und um an einem Ort benachbart zu einem Kühlmitteleinlass, in den das Kühlmittel einströmt, ein Wehr zu haben zur Verhinderung eines linearen Kühlmittelstroms von einem Kühlmitteleinlass zu einer Verbindungsöffnung.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, mit Hilfe des Wehrs einen linearen Kühlmittelstrom von dem Kühlmitteleinlass zu der Verbindungsöffnung, die zu dem Schaltelementkühler führt, zu verhindern, wodurch das Kühlmittel in bzw. durch den Kühlmitteleinlass strömen kann, um sich gleichmäßig in dem Drosselspulenkühler auszubreiten. Entsprechend ist es möglich, die gesamte Seite der Drosselspule, die in Kontakt mit der Kühlfläche ist, gleichmäßiger zu kühlen.
Der Drosselspulenkühler ist vorzugsweise aufgebaut, um Kühllamellen zu enthalten, die in nahezu einer radialen Form angeordnet sind zum Konvergieren des Kühlmittelstroms, der durch das Wehr in Richtung zu der Verbindungsöffnung geteilt ist.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, die Kühlmittelströme, die durch das Wehr geteilt werden, derart zu steuern, dass sie in einen Strom in Richtung zu der Verbindungsöffnung, die zu dem Schaltelementkühler führt, zusammen strömen, indem die Kühllamellen verwendet werden, die nahezu in einer radialen Form angeordnet sind, wodurch es möglich wird, dass sich das Kühlmittel, das in bzw. durch den Kühlmitteleinlass strömt, im allgemeinen gleichmäßig in dem Drosselspulenkühler ausbreitet, während es ruhig zu der Verbindungsöffnung strömt, die zu dem Schaltelementkühler führt. Entsprechend ist es möglich, die Gesamtseite der Drosselspule, die mit der Kühlfläche in Kontakt ist, gleichmäßiger zu kühlen und den Strömungswiderstand in dem Drosselspulenkühler zu minimieren.
Der Schaltelementkühler ist vorzugsweise aufgebaut, um Kühllamellen zu enthalten, die in einer Serpentinenform angeordnet sind, zum Bilden eines schlangenartigen Kühlmittelstroms, der mehrmals von der Verbindungsöffnung zu einem Kühlmittelauslass gewunden ist.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Schaltelementkühler zu erhöhen und die Zunahme des Strömungswiderstandes in dem Schaltelementkühler zu begrenzen, indem Divergenzen der Strömungspassage reduziert werden. Entsprechend ist es möglich die Schaltelemente, die mehr Wärme erzeugen als die Drosselspule, und die bezüglich der Drosselspule stromabwärtsseitig gekühlt werden, geeignet zu kühlen.
Der Schaltelementkühler ist vorzugsweise aufgebaut, um Kühllamellen zu enthalten, die derart angeordnet sind, dass die Anordnungsdichte in Bereichen, die den Positionen der Schaltelemente für das Spannungsverstärken oder der Schaltelemente für den Wechselrichter auf der Kühlfläche entsprechen, höher festgelegt ist, als die in anderen Bereichen.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, jedes von den Schaltelementen für den Wechselrichter und den Schaltelementen für das Spannungsverstärken, die viel Wärme erzeugen, effektiver zu kühlen. Die Anordnungsdichte der Kühllamellen in einem Bereich, in dem kein Schaltelement für den Wechselrichter oder ein Schaltelement für das Spannungsverstärken angeordnet ist, ist gering festgelegt, wodurch der Strömungswiderstand in dem gesamten Schaltelementkühler klein gehalten werden kann.
Die Schaltelemente für den Wechselrichter sind vorzugsweise aufgebaut, um in ein ersten Schaltmodul eingebettet zu sein, und die Schaltelemente für das Spannungsverstärken sind in ein zweites Schaltmodul eingebettet. Das erste Schaltelementmodul und das zweite Schaltelementmodul sind vorzugsweise aufgebaut, um in Kontakt mit der Kühlfläche angeordnet zu sein. Die Kühleinheit ist vorzugsweise aufgebaut, um zwischen dem ersten Schaltmodul und dem zweiten Schaltmodul auf der Kühlfläche eine Verstärkungsrippe zu haben, wobei die anderen Bereiche einen Bereich aufweisen, der der Position der Rippe entspricht.
Bei diesem Aufbau ist die Verstärkungsrippe, die keine Wärme erzeugt, zwischen dem ersten Schaltelementmodul und dem zweiten Schaltelementmodul bereitgestellt, in welchem Fall die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Bereich, der der Position der Rippe entspricht, die nicht viel gekühlt werden muss, geringer festgelegt ist. Entsprechend ist es möglich, die jeweiligen Schaltelementmodule geeignet zu kühlen und den Strömungswiderstand in dem gesamten Schaltelementkühler klein zu halten.
Die Wechselrichterschaltungen enthalten vorzugsweise zwei Wechselrichterschaltungen zur Lieferung elektrischer Leistung jeweils an zwei drehende elektrische Maschinen, deren Ausgaben bzw. Ausgangsleistungen verschieden sind. Die Schaltelemente für den Wechselrichter, die die Wechselrichterschaltung bilden zum Liefern von elektrischer Leistung an eine drehende elektrische Maschine, deren Ausgangsleistung größer ist, sind vorzugsweise aufgebaut, um in dem ersten Schaltelementmodul eingebettet zu sein, und die Schaltelemente für den Wechselrichter, die die Wechselrichterschaltungen bilden zum Liefern von elektrischer Leistung an die drehende elektrische Maschine, deren Ausgangsleistung kleiner ist, sind in dem zweiten Schaltelementmodul eingebettet.
In der vorliegenden Anmeldung wird die „drehende elektrische Maschine” als Begriff verwendet, der von Motor (Elektromotor), Generator und Motor-Generator alles beinhaltet, das als Motor und Generator, falls notwendig, arbeitet.
Wenn zwei Wechselrichterschaltungen zur Lieferung einer elektrischen Leistung jeweils an zwei drehende elektrische Maschinen, deren Ausgangsleistungen unterschiedlich sind, enthalten sind, können die Schaltelemente für den Wechselrichter, die die Wechselrichterschaltung zur Lieferung einer elektrischen Leistung an die drehende elektrische Maschine bilden, deren Ausgangsleistung kleiner ist, in einem kleineren Anordnungsbereich angeordnet sein, als die Schaltelemente für den Wechselrichter, die die Wechselrichterschaltung bilden zur Lieferung einer elektrischen Leistung an die drehende elektrische Maschine, deren Ausgangsleistung größer ist. Gemäß diesem Aufbau können zusätzlich zu den Schaltelementen für die Spannungsverstärkung die Schaltelemente für den Wechselrichter, die in einem kleineren Anordnungsbereich angeordnet sein können, in das zweite Schaltelementmodul eingebettet sein. Andererseits sind die Schaltelemente für den Wechselrichter, die einen größeren Anordnungsbereich brauchen, in das erste Schaltelementmodul eingebettet. Entsprechend ist es möglich, gemäß der Größe jedes ihrer Anordnungsbereiche die Schaltelemente für den Wechselrichter zu modularisieren, deren Anordnungsbereiche bezüglich der Größe verschieden sind, aufgrund unterschiedlicher Ausgangsleistungen der drehenden elektrischen Maschinen.
Die Kühleinheit ist vorzugsweise aufgebaut, um mit einem Gehäuse einer Antriebseinheit, das eine drehende elektrische Maschine enthält, integriert bereitgestellt zu sein, und die Kühlmittelpassage hat in Bezug auf den Drosselspulenkühler stromaufwärtsseitig einen Kühler für eine drehende elektrische Maschine zum Kühlen der drehenden elektrischen Maschine. Der Kühler für die drehende elektrische Maschine ist vorzugsweise aufgebaut, um Kühllamellen zu enthalten, und die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Kühler für die drehende elektrische Maschine ist kleiner festgelegt als die der Kühllamellen in dem Drosselspulenkühler.
Bei diesem Aufbau ist die Kühleinheit mit dem Gehäuse der Antriebseinheit, das die drehende elektrische Maschine enthält, integriert bereitgestellt, in welchem Fall es möglich ist, die drehende elektrische Maschine, die die gleiche Kühlmittelpassage verwendet, die zum Kühlen der Drosselspule, der Schaltelemente für das Spannungsverstärken und der Schaltelemente für den Wechselrichter verwendet wird, zu kühlen. In dieser Situation ist der Kühler für die drehende elektrische Maschine stromaufwärtsseitig bezüglich des Drosselspulenkühlers bereitgestellt, was ein Kühlen der drehenden elektrischen Maschine geeignet mit kühlem Kühlmittel erlaubt. Die drehende elektrische Maschine wird folglich mit kühlem Kühlmittel gekühlt, was ein geeignetes gleichmäßiges Kühlen der drehenden elektrischen Maschine erlaubt, obwohl die Anordnungsdichte der Kühllamellen in dem Kühler für die drehende elektrische Maschine kleiner festgelegt ist, als die in dem Drosselspulenkühler. Es ist folglich möglich, den Strömungswiderstand in dem Kühler für die drehende elektrische Maschine klein zu halten, wodurch der Strömungswiderstand in der gesamten Kühlmittelpassage klein gehalten werden kann.
Die Kühlmittelpassage ist vorzugsweise aufgebaut, um in zwei Etagen getrennt zu sein, mit einer planaren Abtrennung, die auf einer Passagenfläche der Kühleinheit zu montieren ist, auf der die Kühllamellen, die in dem Drosselspulenkühler und dem Schaltelementkühler enthalten sind, gebildet sind, so dass der Drosselspulenkühler und der Schaltelementkühler auf einer Seite der Abtrennung gebildet sind, und dass der Kühler für die drehende elektrische Maschine auf der anderen Seite gebildet ist.
Bei diesem Aufbau wird die Kühlmittelpassage, die in der Kühleinheit bereitgestellt ist, durch die Abtrennung in zwei Etagen unterteilt, wodurch der Drosselspulenkühler und der Schaltelementkühler, und der Kühler für die drehende elektrische Maschine gebildet werden. Entsprechend ist es möglich, den Drosselspulenkühler, den Schaltelementkühler und den Kühler für die drehende elektrische Maschine unter Verwendung eines einfachen und kompakten Aufbaus in der Kühleinheit zu bilden.
Vorzugsweise ist der Kühler für die drehende elektrische Maschine aufgebaut, um einen Wärmetauscher zu enthalten, der Wärme für das Kühlmittel, das zum Kühlen der drehenden elektrischen Maschine verwendet wird, auszutauschen.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, die drehende elektrische Maschine unter Verwendung des Kühlmittels geeignet zu kühlen, indem das Kühlmittel zum Kühlen der drehenden elektrischen Maschine in dem Kühler für die drehende elektrische Maschine gekühlt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Wechselrichtereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Wechselrichtereinheit deren Abdeckung entfernt ist.
3 ist eine Seitenansicht einer Antriebseinheit, auf der die Wechselrichtereinheit integriert montiert ist.
4 ist eine Querschnittsansicht der Antriebseinheit, geschnitten in Axialrichtung.
5 ist eine schematische Ansicht, die den Schaltungsaufbau in der Wechselrichtereinheit zeigt.
6 ist eine Längsquerschnittsansicht einer Wechselrichtereinheit 1.
7 ist eine Draufsicht, die eine Komponentenanordnung in einem Gehäuserahmen zeigt, der als eine Kühleinheit dient.
8 ist eine Draufsicht, die die Strukturen eines Drosselspulenkühlers und eines Schaltelementkühlers zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Kühlers für eine drehende elektrische Maschine zeigt.
10 ist eine erläuternde Ansicht, die die Positionsbeziehung einer Kühlmittelpassage, einer Drosselspule, eines Schaltelements für ein Spannungsverstärken und eines Schaltelements für den Wechselrichter verdeutlicht.
Beste Ausführungsformen der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In dem Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung beschrieben, indem als ein Beispiel eine Situation betrachtet wird, bei der die Erfindung auf eine Wechselrichtereinheit 1 angewendet wird zum Steuern eines Motors M und eines Generators G, die in einer Antriebseinheit 2 für ein Hybridfahrzeug enthalten sind.
1. Strukturen der Antriebseinheit
Die Strukturen der Antriebseinheit 2 für ein Hybridfahrzeug, die den Motor M und den Generator G enthält, die durch die Wechselrichtereinheit 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel gesteuert werden, werden im Folgenden beschrieben. Wie in 4 gezeigt hat die Antriebseinheit 2 als Hauptstruktur einen Generator G und ein Planetenradgetriebe P, das zur Leistungsübertragung dient, die auf einer ersten Achse A1 angeordnet sind, einen Motor M, der auf einer zweiten Achse A2 angeordnet ist, und eine Differentialeinheit D, die auf einer vierten Achse A4 angeordnet ist. Ein Vorgelegegetriebe T, das ein Ausgangsdrehelement des Planetenradmechanismus P und den Motor M mit der Differentialeinheit D drehend verbindet, ist auf einer dritten Achse A3 angeordnet. Das Planetenradgetriebe P ist ein Planetenradgetriebe vom Einzelplanetentyp; ein Sonnenrad s ist mit dem Generator G verbunden; ein Träger c ist mit einer Ausgangswelle 62 eines Motors über einen Dämpfer 61, der auf der ersten Achse A1 angeordnet ist, verbunden; und ein Hohlrad r, das als ein Ausgangsdrehelement arbeitet, ist mit dem Gegenradmechanismus T verbunden. Alle Strukturen der Antriebseinheit 2 sind in einem Antriebseinheitgehäuse 60 untergebracht. Die Ausgangsleistung zwischen dem Motor M und dem Generator G variiert; die Ausgangsleistung des Motors M ist größer bestimmt als die des Generators G. Gemäß dem Ausführungsbeispiel entsprechen der Motor M und der Generator G drehenden elektrischen Maschinen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die Wechselrichtereinheit 1 ist oben auf der Antriebseinheit 2 integriert montiert. Spezieller ist die untere Endfläche 10d eines Gehäuserahmens 10 der Wechselrichtereinheit 1 auf der schiefen oberen Seite 60a eines Antriebseinheitgehäuses 60 befestigt, wie in 3 gezeigt. Die obere Seite 60a des Antriebseinheitgehäuses 60 ist geneigt ausgebildet, um nahezu in Kontakt mit den äußeren Durchmessern des Motors M und Generators G zu sein. Der Gehäuserahmen 10, der als eine Kühleinheit dient, ist dadurch mit dem Antriebeinheitgehäuse 60 integriert bereitgestellt; ebenso wie die Wechselrichtereinheit 1. Passend zu der Wechselrichtereinheit 1, die auf der Antriebseinheit 2 montiert ist, um dadurch geneigt zu sein, ist eine Abdeckung 39 der Wechselrichtereinheit 1 nahezu in einer Trapezform gebildet, deren Weite (Länge in Richtung parallel zu der oberen Seite 60a) mit zunehmender Entfernung von dem Antriebseinheitgehäuse 60 abnimmt bei Betrachtung in der Seitenansicht der Antriebseinheit 2, die erhalten wird von der Seite aus, auf der sie mit dem Motor verbunden ist. Wenn die Wechselrichtereinheit 1 auf der Antriebseinheit 2 montiert ist, ist die Abdeckung 39 derart geformt, dass ihre eine laterale Seite fast eben und ihre andere laterale Seite fast senkrecht ist. Dies ermöglicht der gesamten Antriebseinheit 2, auf der die Wechselrichtereinheit 1 integriert montiert ist, einen kompakten Umriss mit weniger Vorsprüngen nach oben und zur Seite (in Richtung zur rechten Seite in 3) zu haben.
Wie in 4 gezeigt ist eine Kühlstruktur zum Kühlen von wärmeerzeugenden Komponenten, die in der Wechselrichtereinheit 1 und dem Motor M und Generator G, die in der Antriebseinheit 2 enthalten sind, enthalten sind, an der Verbindung der Wechselrichtereinheit 1 mit der Antriebseinheit 2 bereitgestellt. Wie in 6 ebenso gezeigt enthält die Kühlstruktur eine Hydraulikölpassage 65, die Hydrauliköl (ein Beispiel eines Kühlmittels zum Kühlen drehender elektrischer Maschinen) befördert, das in der Antriebseinheit 2 zirkuliert, und eine Kühlpassage 16, die Kühlmittel befördert, wie beispielsweise Kühlwasser und Kühlfluid; sie ist derart strukturiert, dass Wärme zwischen diesen ausgetauscht werden kann. Die Hydraulikölpassage 65 ist als ein Raum ausgebildet, der Lamellen 63 oben auf dem Antriebseinheitgehäuse 60 hat. Eine Wärmeübertragungswand 64 ist montiert, um die offene Fläche der Hydraulikölpassage 65 abzudecken. Die Wärmeübertragungswand 64 hat Wärmeübertragungslamellen auf beiden Seiten, die Wärme zwischen dem Hydrauliköl in der Hydraulikölpassage 65 und dem Kühlmittel in der Kühlmittelpassage 16 austauschen. Die Kühlmittelpassage 16 ist in zwei Etagen, oder eine obere und eine untere Etage, unterteilt, durch eine planare Abtrennung 15, die auf einer Passagenfläche 13 zu montieren ist, die auf einem Boden 11 des Gehäuserahmens 10 ist (die untere Seite des Bodens 11 in dem in den Figuren gezeigten Beispiel). Die Passage auf einer Seite der Abtrennung 15, die zu dem Gehäuserahmen 10 weist, ist eine obere Kühlmittelpassage 16A; die Passage auf einer Seite der Abtrennung 15, die zu dem Antriebseinheitgehäuse 60 weist, ist eine untere Kühlmittelpassage 16B. Die obere Kühlmittelpassage 16 ist als ein Raum ausgebildet, der durch Kühllamellen 82 (72) unterteilt ist, die auf der Passagenfläche 13 auf dem Boden 11 des Gehäuserahmens 10 integriert ausgebildet sind. Die Abtrennung 15 ist montiert, um die offene Fläche des Raums abzudecken. Die untere Kühlmittelpassage 16B ist als ein Raum ausgebildet zwischen der Abtrennung 15 und der Wärmeübertragungswand 64 und dort herum. In dem Ausführungsbeispiel enthält die obere Kühlmittelpassage 16A einen Drosselspulenkühler 71 und Schaltelementkühler 81 (in 8 gezeigt); die untere Kühlmittelpassage 16B enthält einen Kühler 91 für eine drehende elektrische Maschine. Die Struktur der Kühlmittelpassage 16 wird im Folgenden beschrieben.
Innerhalb der Hydraulikölpassage 65 wird das Hydrauliköl, das durch Zirkulation in der Antriebseinheit 2 erwärmt worden ist, gekühlt durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das in der unteren Kühlmittelpassage 16B strömt (Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine) über die Wärmeübertragungswand 64. Das abgekühlte Hydrauliköl wird zu dem Motor M und dem Generator G in der Antriebseinheit 2 geliefert und kühlt diese. Wie im Folgenden beschrieben fließen große elektrische Ströme in den Schaltelementmodulen 31 und 32, die Schaltelemente 6 und 7 für den Wechselrichter enthalten, und Schaltelemente 8 für ein Spannungsverstärken führen starke elektrische Ströme, wodurch eine große Wärme erzeugt wird. Eine Drosselspule 43 bzw. Drossel erzeugt ebenfalls relativ viel Wärme, erzeugt weniger Wärme als die Schaltelemente 31 und 32. Der Gehäuserahmen 10, der als eine Kühleinheit dient, ist aufgebaut, um die wärmeerzeugenden Komponenten zu kühlen. Die Schaltelementmodule 31 und 32, und die Drosselspule 43 sind folglich angeordnet, um in Kontakt mit einer Kühlfläche 12 auf dem Boden 11 des Gehäuserahmens 10 zu sein (die obere Seite des Bodens 11 in dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel); sie werden gekühlt durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel, das in der oberen Kühlmittelpassage 16A strömt, über die Kühllamellen 82 (72), die auf der Passagenfläche 13, die auf dem Boden 11 des Gehäuserahmens 10 ist, integriert gebildet sind. Um einen derartigen Wärmeaustausch durchzuführen, werden der Gehäuserahmen 10, der die Kühllamellen 82 (72) enthält, und die Wärmeübertragungswand 64 unter Verwendung eines thermisch leitfähigen Materials strukturiert, wie beispielsweise Aluminium. Andererseits ist die Abtrennung 15 vorzugsweise unter Verwendung eines Materials mit geringer thermischer Leitfähigkeit aufgebaut, um einen Wärmeaustausch zwischen der oberen Kühlmittelpassage 16A und der unteren Kühlmittelpassage 16B zu verhindern.
2. Schematischer Aufbau der gesamten Wechselrichtereinheit
Der schematische Aufbau der gesamten Wechselrichtereinheit 1 wird im Folgenden beschrieben. In der folgenden Beschreibung kennzeichnen die Begriffe „obere” oder „nach oben gerichtete” die Seite, auf der die Abdeckung 39 der Wechselrichtereinheit 1 ist (die obere Seite in den 1, 2, 4 und 6); „untere” oder „nach unten gerichtete” kennzeichnen die Seite, auf der der Gehäuserahmen 10 der Wechselrichtereinheit 1 ist (die untere Seite in den 1, 2, 4 und 6), sofern nichts anderweitiges angemerkt wird. Wie in den 1 und 2 gezeigt enthält die Wechselrichtereinheit 1 als Schaltungskomponenten, die den elektrischen Schaltkreis bilden, eine Drosselspule 43, die eine Spannungsverstärkungsschaltung 4 bildet zur Verstärkung einer Leistungsversorgungsspannung, ein erstes Schaltelementmodul 31, das mit einer Leistungsversorgungsspannung versorgt wird, die durch die Spannungsverstärkungsschaltung 4 verstärkt wird, in dem erste Schaltelemente 6 eingebettet sind für den Wechselrichter, der eine Wechselrichterschaltung 3 zum Antreiben (Steuern) des Motors M bildet, und ein zweites Schaltelementmodul 32, in dem zweite Schaltelemente 7 eingebettet sind für den Wechselrichter, der eine Wechselrichterschaltung 3 bildet zum Antreiben (Steuern) des Generators G, und in dem Schaltelemente 8 eingebettet sind für ein Spannungsverstärken, die die Spannungsverstärkungsschaltung bilden. Die Wechselrichtereinheit 1 enthält einen Kondensator 42 zur Spannungsverstärkung, der die Spannungsverstärkungsschaltung 4 bildet, die die Drosselspule 43 und die Schaltelemente 8 zur Spannungsverstärkung enthält, eine Steuerungsbaugruppe 33 zum Steuern der Wechselrichterschaltungen 33, einen Glättungskondensator 34 zum Glätten einer Eingangsleistungsversorgung für die Wechselrichterschaltung 3, und ein Rauschfilter 35 zum Zurückweisen von Leistungsversorgungsrauschen. Darüber hinaus enthält die Wechselrichtereinheit 1 einen Gehäuserahmen 10 und einen Abstützblock 20 zum Abstützen bzw. Tragen von Schaltkomponenten.
Das Rahmengehäuse 10 enthält einen Boden 11 (wie in 4 und 6 gezeigt) und eine Umfangswand 10b, die um den Umfang des Bodens 11 herum angeordnet ist, und hat die Form einer Schachtel, deren obere Seite oder die Seite, die zu dem Abstützblock 20 weist, offen ist. Der Gehäuserahmen 10 ist unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise Aluminium, aufgebaut und durch Druckguss hergestellt. Die planare Oberfläche des Bodens 11 ist nahezu rechteckförmig. Der Gehäuserahmen 10 hat die Form einer Schachtel, die nahezu rechteckig parallelepiped ist, deren obere Seite offen ist. Eine Mehrzahl von Rippen ist um die äußere Umfangsfläche der Umfangswand 10b gebildet, um die Wärmeableitung zu verbessern, den Gehäuserahmen 10 leichter zu machen, und die Festigkeit des Gehäuserahmens 10 zu erhöhen. Das erste Schaltelementmodul 31, das zweite Schaltelementmodul 32 und die Drosselspule 43 sind im Gehäuserahmen 10 untergebracht und fixiert. Das erste Schaltelementmodul 31, das zweite Schaltelementmodul 32 und die Drosselspule 43 sind angeordnet, um mit der Kühlfläche 12, die aus der Innenseite (obere Seite) des Bodens 11 gebildet ist, in Kontakt zu sein (wie in den 4 und 6 gezeigt). Der erste Stromsensor 44 zum Detektieren der Größe eines Stroms, der von dem ersten Schaltelementmodul 31 zu dem Motor M fließt, und ein zweiter Stromsensor 45 zum Detektieren der Größe eines Stroms, der von dem zweiten Schaltelementmodul 32 zu dem Generator G fließt, sind ebenfalls in dem Gehäuserahmen 10 untergebracht. In dem Gehäuserahmen 10 ist eine Mehrzahl von Montage/Anbringungs-Bereichen 10c zur Montage des Abstützblocks 20 ebenfalls entlang der inneren Umfangsfläche der Umfangswand 10b bereitgestellt. Der Abstützblock 20 ist auf den Montage/Anbringungs-Bereichen 10c befestigt und wird durch diese getragen.
Der Abstützblock 20 enthält eine Öffnung 22 (wie in den 4 und 6 gezeigt), die sich nach unten zu der unteren Seite hin öffnet, oder zu der Seite, auf der der Gehäuserahmen 10 ist, einen fast planaren Boden 23, und einen ersten schachtelförmigen Bereich 21, der eine Umfangswand 24 enthält, die um den Umfang des Bodens 23 herum angeordnet. Der Abstützblock 20 ist unter Verwendung eines Metallmaterials, wie beispielsweise Aluminium, aufgebaut, hergestellt durch Druckguss. Der Glättungskondensator 34 ist in dem ersten schachtelförmigen Bereich 21, der in dem Abstützblock 20 enthalten ist, untergebracht. Wie in 1 gezeigt ist der Glättungskondensator 34 nahezu rechteckig parallelepiped, und enthält einen Verbindungsanschluss 34a, der aus der Öffnung 22 vorsteht, wenn er in dem ersten schachtelförmigen Bereich 21 untergebracht ist. Eine Steuerungsbaugruppe 33 ist auf der äußeren Seite 23a des Bodens 23 gesichert, der in dem ersten schachtelförmigen Bereich 21 enthalten ist. Die Steuerungsbaugruppe 33 ist folglich auf der Seite gesichert, die der Seite gegenüberliegt, auf der der Glättungskondensator 34 in dem Abstützblock 20 gesichert ist. Der Abstützblock 20 enthält auch einen zweiten schachtelförmigen Bereich 26, der benachbart zu dem ersten schachtelförmigen Bereich 21 ist und nach oben offen ist, oder in Richtung zu der Seite, die der gegenüber liegt, auf der der erste schachtelförmige Bereich 21 ist. Ein Kondensator 42 zur Spannungsverstärkung ist in dem zweiten schachtelförmigen Bereich 26 untergebracht und gesichert. Ein Rauschfilter 35 ist auf der Seite, die der gegenüberliegt, auf der der erste schachtelförmige Bereich 21 ist, gesichert bezüglich des Kondensators 42 zur Spannungsverstärkung in dem Abstützblock 20.
In dem Abstützblock 20 ist ein erster Verdrahtungsblock 36 auf einer Seite in Längsrichtung des Abstützblocks 20 gesichert, um benachbart zu der Steuerungsbaugruppe 33 zu sein, und ein zweiter Verdrahtungsblock 37 ist auf der anderen Seite gesichert. Auf der oberen Seite von jedem von dem ersten und zweiten Verdrahtungsblock 36 und 37 sind Kabel 38, die mit der Steuerungsbaugruppe 33 zu verbinden sind, mit Klemmbauteilen 58 gesichert. Die Schaltelementmodule 31 und 32, der Glättungskondensator 34, der Kondensator 42 zur Spannungsverstärkung, die Drosselspule 43, die Stromsensoren 44 und 45 und dergleichen sind durch eine Mehrzahl von Sammelschienenleitern 46 elektrisch verbunden, um gegebene Anschlüsse der Komponenten zu verbinden, um den im Folgenden beschriebenen elektrischen Schaltkreis zu bilden (wie in 5 gezeigt).
Die Abdeckung 39 ist auf der oberen Seite des Gehäuserahmens 10 gesichert, und spezieller auf der oberen Endfläche bzw. Stirnfläche der Umfangswand 10b. Der Innenraum, der durch den Gehäuserahmen 10 und die Abdeckung 39 abgedeckt wird, hat dadurch eine fluiddichte Struktur, die in der Lage ist, alle Bauteile, die in dem Gehäuserahmen 10 und dem Abstützblock 20 gesichert sind, zu schützen. Die Abdeckung 39 ist auf dem Gehäuserahmen 10 gesichert, um gegen eine Mehrzahl von Bolzlöchern, die entlang der oberen Endfläche der Umfangswand 10b bereitgestellt sind, Bolzen anzuziehen, die als Befestigungsbauteile dienen, die in Befestigungslöcher eingeführt werden, die auf einem flanschförmigen Umfang 39a bereitgestellt sind, der an dem unteren Ende der Abdeckung 39 gebildet ist.
3. Struktur des elektrischen Schaltkreises für die Wechselrichtereinheit
Die Struktur des elektrischen Schaltkreises für die Wechselrichtereinheit 1 wird im Folgenden beschrieben. Die Wechselrichtereinheit 1 steuert den Motor M und den Generator G, die in der Antriebseinheit 2 enthalten sind. Der Motor M und der Generator G sind drehende elektrische Maschinen, die durch einen Dreiphasenwechselstrom angetrieben werden. Wie in 5 gezeigt, enthält die Wechselrichtereinheit 1 als Schaltungskomponenten, die den elektrischen Schaltkreis bilden, das erste Schaltelementmodul 31, das zweite Schaltelementmodul 32, die Steuerungsbaugruppe 33, den Glättungskondensator 34, das Rauschfilter 35, den Entladewiderstand 55, den Kondensator 42 zur Spannungsverstärkung, die Drosselspule 43, den ersten Stromsensor 44 und den zweiten Stromsensor 45. Als Leistungsversorgung ist eine Batterie 50 mit der Wechselrichtereinheit 1 verbunden. Obwohl eine detaillierte Beschreibung seiner Struktur weggelassen ist, arbeitet das Rauschfilter 35 zur Zurückweisung von Leistungsversorgungsrauschen von der Batterie 50. Die Wechselrichtereinheit 1 verstärkt eine Spannung über der Batterie 50, wandelt einen Gleichstrom in einen Dreiphasenwechselstrom mit einer vorbestimmten Frequenz, und beliefert den Motor M damit, um den Antriebszustand des Motors M zu steuern. Die Wechselrichtereinheit 1 steuert auch den Antriebszustand des Generators G, wandelt einen Wechselstrom, der durch den Generator G erzeugt wird, in einen Gleichstrom, und speichert durch Belieferung der Batterie 50 damit, oder wandelt erneut den umgewandelten Gleichstrom in einen Dreiphasenwechselstrom, um den Motor M damit zu beliefern. Der Motor M enthält einen Motordrehsensor 48; der Generator G enthält einen Generatordrehsensor 49; jeder von diesen ist aufgebaut, um ein Signal, das für einen Detektionswert seiner Drehzahl beschreibend ist, an die Steuerungsbaugruppe 33 auszugeben.
In das erste Schaltelementmodul 31 sind eine erste Schalteinheit 51 zur Lieferung einer elektrischen Leistung an den Motor M, um den Motor M anzutreiben, und eine erste Steuerungsschaltung 53 eingebettet. Das erste Schaltelementmodul 31 ist derart aufgebaut, dass Elemente und Baugruppen, die die erste Schalteinheit 51 und die erste Steuerungsschaltung 53 bilden, Anschlüsse zum Verbinden dieser nach außen, und dergleichen integriert aus Harz gebildet sind. In das zweite Schaltelementmodul 32 sind eine Schalteinheit 41 zur Spannungsverstärkung, die verwendet wird, um die Leistungsversorgungsspannung zu verstärken, eine zweite Schalteinheit 52 zur Lieferung einer elektrischen Leistung an den Generator und zum Antreiben von diesem, und eine zweite Steuerungsschaltung 54 eingebettet. Das zweite Schaltelementmodul 32 ist derart aufgebaut, dass Elemente und Baugruppen, die die Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken bilden, die zweite Schalteinheit 52 und die zweite Steuerungsschaltung 54, Anschlüsse zum Verbinden dieser nach außen, und dergleichen aus Harz integriert gebildet sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird eine Wechselrichterschaltung 3 aus jeder von der ersten Schalteinheit 51 und der zweiten Schalteinheit 52 gebildet. In der Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird lediglich „Wechselrichterschaltung 3” verwendet, um auf beide Wechselrichterschaltungen 3 insgesamt Bezug zu nehmen.
Die erste Schalteinheit 51 enthält als erste Schaltelemente 6 für den Wechselrichter Paare eines ersten oberen Zweigelements 6A und eines ersten unteren Zweigelements 6B, die in Serie geschaltet sind; für jede Phase (für jede von drei Phasen: U-Phase, V-Phase und W-Phase) des Motors M enthält sie zwei Paare, oder vier, von ersten Schaltelementen 6 für den Wechselrichter. Da die Ausgangsleistung des Motors M größer festgelegt ist, als die des Generators G gemäß dem Ausführungsbeispiel, werden für jede Phase zwei Paare von ersten Schaltelementen 6 für den Wechselrichter bereitgestellt. Ein Platzierungsbereich für die ersten Schaltelemente 6 für den Wechselrichter muss folglich größer sein, als ein Platzierungsbereich für die zweiten Schaltelemente 7 für den Wechselrichter zum Ansteuern bzw. Antreiben des Generators G. In dem Ausführungsbeispiel werden Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) für die ersten Schaltelemente 6 für den Wechselrichter verwendet. Der Emitter des ersten oberen Zweigelements 6A und der Kollektor des ersten unteren Zweigelements 6B, die in jedem Paar enthalten sind, sind jeweils mit einer Spule für jede Phase des Motors M verbunden, die Spule ist nicht in den Zeichnungen gezeigt. Der Kollektor von jedem von den ersten oberen Zweigelementen 6A ist mit einer Hochspannungsleistungsversorgungsleitung Lh verbunden, die nach einer Spannungsverstärkung durch die Spannungsverstärkungsschaltung 4, die im Folgenden beschrieben wird, mit elektrischer Leistung versorgt wird; der Emitter von jedem von den ersten unteren Zweigelementen 6B ist mit einer Masseleitung Lg verbunden, die mit dem negativen Anschluss der Batterie 50 verbunden ist. Eine Freilaufdiode 56 ist zu jedem von den ersten Schaltelementen 6 für den Wechselrichter parallel geschaltet; die Freilaufdioden 56 sind auch in der ersten Schalteinheit 51 enthalten. Als erste Schaltelemente 6 für den Wechselrichter können anstelle von IGBTs Leistungstransistoren verwendet werden, die verschiedene Strukturen aufweisen, beispielsweise Bipolar-, Feldeffekt- und Metalloxidhalbleiter(MOS)-Leistungstransistoren.
Die erste Schalteinheit 51 ist mit der Steuerungsbaugruppe 33 über die erste Steuerungsschaltung 53 elektrisch verbunden. Die Mehrzahl von ersten Schaltelementen 6 für den Wechselrichter arbeitet gemäß Gatesignalen für den Motor, die von einer Motorsteuerungseinheit MCU, die in der Steuerungsbaugruppe 33 enthalten ist, ausgegeben werden; ein Gleichstrom, der nach einer Spannungsverstärkung durch die Spannungsverstärkungsschaltung 4 fließt, wird dadurch in einen Dreiphasenwechselstrom, der eine vorbestimmte Frequenz und einen Stromwert aufweist, umgewandelt, der an den Motor M geliefert wird. Der Motor M wird dadurch mit einem vorbestimmten Ausgangsdrehmoment und Drehzahl angetrieben. Der Stromfluss zwischen der ersten Schalteinheit 51 und der Spule für jede Phase des Motors M wird durch den ersten Stromsensor 44 detektiert, der zwischen der ersten Schalteinheit 51 und dem Motor M bereitgestellt ist. Der Detektionswert, der durch den ersten Stromsensor 44 detektiert wird, wird an die Motorsteuerungseinheit MCU gesendet, die in der Steuerungsbaugruppe 33 enthalten ist.
Die zweite Schalteinheit 52 enthält als zweite Schaltelemente 7 für den Wechselrichter Paare eines zweiten oberen Zweigelements 7A und eines zweiten unteren Zweigelements 7B, die in Serie geschaltet sind; für jede Phase (für jede von drei Phasen: U-Phase, V-Phase und W-Phase) des Generators G enthält sie ein Paar, oder zwei, von zweiten Schaltelementen 7 für den Wechselrichter. Da die Ausgangsleistung des Generators G kleiner festgelegt ist als die des Motors M gemäß dem Ausführungsbeispiel, ist ein Paar von zweiten Schaltelementen 7 für den Wechselrichter für jede Phase bereitgestellt, im Gegensatz zu den ersten Schaltelementen 6 für den Wechselrichter. Der Platzierungsbereich für die zweiten Schaltelemente 7 für den Wechselrichter kann folglich kleiner sein als der für die ersten Schaltelemente 6 für den Wechselrichter. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die zweiten Schaltelemente für den Wechselrichter mit den Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken derart integriert aufgebaut, dass sie ein Modul (das zweite Schaltelementmodul 32) bilden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel werden Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) für die zweiten Schaltelemente 7 für den Wechselrichter verwendet. Der Emitter des zweiten oberen Zweigelements 7A und der Kollektor des zweiten unteren Zweigelements 7B die in jedem Paar enthalten sind, sind jeweils mit einer Spule für jede Phase des Generators G verbunden, die Spule ist nicht in den Zeichnungen gezeigt. Der Kollektor jedes von den zweiten oberen Zweigelementen 7A ist mit der Hochspannungsleistungsversorgungsleitung Lh verbunden; der Emitter jedes von den zweiten unteren Zweigelementen 7B ist mit der Masseleitung Lg verbunden, die mit dem negativen Anschluss der Batterie 50 verbunden ist. Eine Freilaufdiode 57 ist zu jedem von den zweiten Schaltelementen 7 für den Wechselrichter parallel geschaltet; die Freilaufdioden 57 sind ebenfalls in der zweiten Schalteinheit 52 enthalten. Als zweite Schaltelemente 7 für den Wechselrichter können anstelle von IGBTs Leistungstransistoren verwendet werden, die verschiedene Strukturen aufweisen, wie beispielsweise Bipolar-, Feldeffekt- und Metalloxidhalbleiter(MOS)-Leistungstransistoren.
Die zweite Schalteinheit 52 ist mit der Steuerungsbaugruppe 33 über die zweite Steuerungsschaltung 54 elektrisch verbunden. Die Mehrzahl von zweiten Schaltelementen 7 für den Wechselrichter arbeitet gemäß den Gatesignalen für den Generator, die von der Generatorsteuerungseinheit GCU, die in der Steuerungsbaugruppe 33 enthalten ist, ausgegeben werden. Die zweite Schalteinheit 52 wandelt dadurch einen Dreiphasenwechselstrom, der durch den Generator G erzeugt wird, in einen Gleichstrom um, und beliefert die Batterie 50 oder die erste Schalteinheit 51 damit. Die zweite Schalteinheit 52 steuert den Wert eines Stroms, der in der Spule für jede Phase des Generators G fließt, und steuert dadurch die Drehzahl und das Ausgangsdrehmoment des Generators G. Der Stromfluss zwischen der zweiten Schalteinheit 52 und der Spule für jede Phase des Generators G wird durch den zweiten Stromsensor 45 detektiert, der zwischen der zweiten Schalteinheit 52 und dem Generator G bereitgestellt ist. Der Detektionswert, der durch den zweiten Stromsensor 45 detektiert wird, wird an die Generatorsteuerungseinheit GCU, die in der Steuerungsbaugruppe 33 enthalten ist, gesendet.
Die Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken enthält als Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken Paare eines oberen Zweigelements 8A für das Spannungsverstärken und eines unteren Zweigelements 8B für das Spannungsverstärken, die in Serie geschaltet sind; es enthält zwei Paare, oder vier, von Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken. In dem Ausführungsbeispiel werden Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBTs) als die Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken verwendet. Der Emitter des oberen Zweigelements 8A für das Spannungsverstärken und der Kollektor für das untere Zweigelement 8B für das Spannungsverstärken, die in jedem Paar enthalten sind, sind mit dem positiven Anschluss der Batterie 50 über die Drosselspule 43 verbunden. Der Kollektor von jedem von den oberen Zweigelementen 8A für das Spannungsverstärken ist mit einer Hochspannungsleistungsversorgungsleitung Lh verbunden, die mit elektrischer Leistung versorgt wird, nach einem Spannungsverstärken durch die Spannungsverstärkungsschaltung 4; der Emitter von jedem von den unteren Zweigelementen 8B für das Spannungsverstärken ist mit der Masseleitung Lg verbunden, die mit dem negativen Anschluss der Batterie 50 verbunden ist. Eine Freilaufdiode 47 ist zu jedem von den Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken parallel geschaltet; und die Freilaufdioden 47 sind auch in der Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken enthalten. Als Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken können anstelle von IGBTs Leistungstransistoren mit verschiedenen Strukturen verwendet werden, wie beispielsweise Bipolar-, Feldeffekt- und Metalloxidhalbleiter(MOS)-Leistungstransistoren.
Die Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken ist mit der Steuerungsbaugruppe 33 über die zweite Steuerungsschaltung 54 elektrisch verbunden. Die Mehrzahl von Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken arbeitet gemäß Gatesignalen für das Spannungsverstärken, die von einer Getriebesteuerungseinheit TCU, die in der Steuerungsbaugruppe 33 enthalten ist, ausgegeben werden. Die Schalteinheit 41 verstärkt dadurch eine Spannung über der Batterie 50 auf eine vorbestimmte Spannung und beliefert die erste Schalteinheit 51 damit. Wenn elektrische Leistung von dem Generator G empfangen wird, beliefert die Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken die Batterie 50 mit einer Spannung, die durch den Generator G erzeugt wird, und reduziert eine vorbestimmte Spannung durch die Mehrzahl von Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken. Der Kondensator 42 für das Spannungsverstärken ist mit der Batterie 50 über das Rauschfilter 35 parallel geschaltet. Der Kondensator 42 für das Spannungsverstärken glättet eine Spannung über der Batterie 50 und dient zur Lieferung der geglätteten Gleichstromspannung an die Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken. Folglich bilden die Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken, die die Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken enthält, der Kondensator 42 für das Spannungsverstärken und die Drosselspule 43 die Spannungsverstärkungschaltung 4.
Der Glättungskondensator 34 ist zwischen die Hochspannungsleistungsversorgungsleitung Lh, die mit elektrischer Leistung versorgt wird nach einem Spannungsverstärken durch die Spannungsverstärkungsschaltung 4, und die Masseleitung Lg, die mit dem negativen Anschluss der Batterie 50 verbunden ist, geschaltet. Der Glättungskondensator 34 glättet eine Gleichstromspannung nach einem Spannungsverstärken durch die Spannungsverstärkungsschaltung 4, dient zur Lieferung der geglätteten Gleichstromspannung hauptsächlich an die erste Schalteinheit 51. Der Entladewiderstand 55 ist parallel zu dem Glättungskondensator 34 geschaltet. Der Entladungswiderstand 55 dient zum Entladen der in dem Glättungskondensator 34 gespeicherten Ladung, während eines Ausschaltzustands oder dergleichen.
Die Steuerungsbaugruppe 33 ist eine Baugruppe, auf der ein Steuerungsschaltkreis zur Steuerung von mindestens der Wechselrichterschaltung 3 gebildet ist, und auf der ein Steuerungsschaltkreis zum Steuern der ersten und zweiten Schalteinheit 51 und 52, die als Wechselrichterschaltungen 3 dienen, und die Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken gemäß dem Ausführungsbeispiel gebildet sind. Die Steuerungsbaugruppe 33 steuert dadurch die gesamte Antriebseinheit 2. Bezüglich der Einheiten für jeweilige Funktionen enthält die Steuerungsbaugruppe 33 eine Getriebesteuerungseinheit TCU, eine Motorsteuerungseinheit MCU und eine Generatorsteuerungseinheit GCU. Die Getriebesteuerungseinheit TCU ist eine Steuerungseinheit zum Steuern der gesamten Antriebseinheit 2. Der Detektionswert einer Leistungsversorgungsspannung vor einer Spannungsverstärkung durch die Spannungsverstärkung 4 (die Spannung vor einer Spannungsverstärkung) und der Detektionswert einer Spannung nach der Spannungsverstärkung (die Spannung nach der Spannungsverstärkung) werden in die Getriebesteuerungseinheit (TCU) über die erste Steuerungsschaltung 53 eingegeben. Verschiedene Informationstypen, beispielsweise ein Ausmaß der Gaspedalbetätigung, ein Ausmaß eines Bremsvorgangs und eine Fahrzeuggeschwindigkeit, werden zwischen der Getriebesteuerungseinheit TCU und einer Steuerungseinheit, die in einem Fahrzeug enthalten sind, das die Antriebseinheit 2 aufweist, über ein Kommunikationsmittel, wie beispielsweise ein Steuerungsbereichsnetzwerk (CAN) gesendet und empfangen. Basierend auf der Information erzeugt die Getriebesteuerungseinheit TCU einen Operationsbefehl und gibt diesen an jede von der Motorsteuerungseinheit MCU und der Generatorsteuerungseinheit GCU aus. Die Getriebesteuerungseinheit TCU erzeugt auch ein Gatesignal für ein Spannungsverstärken, das als ein Ansteuersignal dient zum Ansteuern von jedem von den Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken, die in der Schalteinheit 41 für das Spannungsverstärken enthalten sind, und zum Ausgeben von diesem an die zweite Steuerungsschaltung 54.
Ein Operationsbefehl, der von der Getriebesteuerungseinheit TCU an die Motorsteuerungseinheit MCU oder die Generatorsteuerungseinheit GCU ausgegeben wird, ist ein Befehlswert einer Drehzahl oder eines Ausgangsdrehmoments des Motors M oder Generators G. Der Detektionswert eines Stromflusses zwischen der ersten Schalteinheit 51 und der Spule für jede Phase des Motors M, der durch den ersten Stromsensor 44 detektiert worden ist, und der Detektionswert einer Drehzahl des Motors M, der durch den Motordrehzahlsensor 48 detektiert worden ist, werden an die Motorsteuerungseinheit MCU gegeben. Basierend auf den Detektionswerten und dem Operationsbefehl von der Getriebesteuerungseinheit TCU erzeugt die Motorsteuerungseinheit MCU ein Gatesignal für den Motor, das als ein Ansteuersignal zum Ansteuern der ersten Schaltelemente 6 für den Wechselrichter dient, die in der ersten Schalteinheit 51 enthalten sind, und gibt dieses an die erste Steuerungsschaltung 53 aus. Der Detektionswert eines Stromflusses zwischen der zweiten Schalteinheit 52 und der Spule für jede Phase des Generators G, der durch den zweiten Stromsensor 45 detektiert worden ist, und der Detektionswert einer Drehzahl für den Generator G, der durch den Generatordrehzahlsensor 49 detektiert worden ist, werden in die Generatorsteuerungsschaltung GCU ebenfalls eingegeben. Basierend auf den Detektionswerten und den Operationsbefehlen von der Getriebesteuerungseinheit TCU erzeugt die Generatorsteuerungseinheit GCU ein Gatesiglnal für den Generator, das als ein Ansteuersignal dient zum Ansteuern der zweiten Schaltelemente 7 für den Wechselrichter, die in der zweiten Schalteinheit 52 enthalten sind, und gibt dieses an die zweite Steuerungsschaltung 54 aus.
4. Aufbaueinzelheiten eines Hauptteils der Wechselrichtereinheit
Die Aufbaueinzelheiten des Hauptteils der Wechselrichtereinheit 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 bis 10 beschrieben. Die Wechselrichtereinheit 1 enthält einen Gehäuserahmen 10, der als eine Kühleinheit dient, die bereitgestellt ist mit einer Kühlmittelpassage 16 zum Befördern eines Kühlmittels entlang der Kühlfläche 12, die in Kontakt ist mit der Drosselspule 43, den Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken und den Schaltelementen 6 und 7 für den Wechselrichter (wie in 5 gezeigt). Wie oben beschrieben sind die ersten Schaltelemente 6 für den Wechselrichter in das erste Schaltelementmodul 31 eingebettet, und die zweiten Schaltelemente 7 für den Wechselrichter und die Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken sind gemäß dem Ausführungsbeispiel in das zweite Schaltelementmodul 32 eingebettet. Die Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken und die Schaltelemente 6 und 7 für den Wechselrichter sind also aufgebaut, um in Kontakt zu sein mit der Kühlfläche 12, als das erste Schaltelementmodul 31 und das zweite Schaleelementmodul 32, in die gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel diese eingebettet sind. Die Kühlmittelpassage 16 enthält den Drosselspulenkühler 71 zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche 12, der mit der Drosselspule 43 in Kontakt ist, und den Schaltelementkühler 81 zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche 12, der in Kontakt mit dem ersten Schaltelementmodul 31 und dem zweiten Schaltelementmodul 32 ist, wobei der Drosselspulenkühler 71 in Bezug auf den Schaltelementkühler 81 stromaufwärtsseitig angeordnet ist. Wie oben beschrieben ist der Gehäuserahmen 10 integriert mit dem Antriebseinheitgehäuse 60 bereitgestellt, wobei die Kühlmittelpassage 16 den Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine zum Kühlen des Motors M und Generators G stromaufwärtsseitig bezüglich des Drosselspulenkühlers 71 aufweist. Die Struktur des Gehäuserahmens 10, der als eine Kühleinheit dient, und dessen Umgebung werden im Folgenden im Einzelnen beschrieben.
Wie in den 1 und 6 gezeigt hat der Gehäuserahmen 10 die Form einer Schachtel, die nahezu eine rechteckige parallelepipede Öffnung nach oben hat, enthaltend den Boden 10, dessen planare Fläche nahezu rechteckig ist, und die Umfangswand 10b, die um den Umfang des Bodens 10 herum angeordnet ist. Das erste Schaltelementmodul 31, das zweite Schaltelementmodul 32 und die Drosselspule 43 sind angeordnet, um mit der inneren Seite (die obere Seite in 6) des Bodens 10, der in dem Gehäuserahmen 10 (wie in 7 gezeigt) enthalten ist, in Kontakt zu sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die innere Seite des Bodens 10, der in dem Gehäuserahmen 10 enthalten ist, die Kühlfläche 12 zum Kühlen der Schaltelementmodule 31 und 32 (oder der Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken und der Schaltelemente 6 und 7 für den Wechselrichter) und der Drosselspule 43.
Wie in 7 gezeigt sind die Schaltungskomponenten, die durch die Kühlfläche 12 gekühlt werden, auf der Kühlfläche 12 des Gehäuserahmens 10 in der folgenden Reihenfolge von einer Seite (die linke Seite in 7) zu der anderen Seite (die rechte Seite in 7) in Längsrichtung des Gehäuserahmens 10 angeordnet: Die Drosselspule 43, das erste Schaltelementmodul 31 und das zweite Schaltelementmodul 32. Die Kühlfläche 12 des Gehäuserahmens 10 ist in einen Drosselspulenkontaktbereich 12a, mit dem die Drosselspule 43 in Kontakt ist, einen ersten Modulkontaktbereich 12b, mit dem das erste Schaltelementmodul 31 in Kontakt ist, und einen zweiten Modulkontaktbereich 12c, mit dem das zweite Schaltelementmodul 32 in Kontakt ist, unterteilt. Eine erste Rippe 11a ist zwischen der Drosselspule 43 und dem ersten Schaltelementmodul 31 bereitgestellt. Eine zweite Rippe 11b ist zwischen dem ersten Schaltelementmodul 31 und dem zweiten Schaltelementmodul 32 bereitgestellt. Jeder der Kontaktbereiche 12a bis 12c ist ein Abschnitt, aber nahezu eben. Die jeweiligen Rippen 11a und 11b sind von der Kühlfläche 12 ausgehend derart angeordnet, dass sie den Gehäuserahmen 10 in Breitenrichtung queren, wodurch der Gehäuserahmen 10 verstärkt wird. Jedes von der Drosselspule 43, dem ersten Schaltelementmodul 31 und dem zweiten Schaltelementmodul 32 hat eine plane Seite (die Bodenseite), die in Kontakt mit der Kühlfläche 12 ist, um mit einem großen Bereich des Kontaktbereichs 12a, 12b oder 12c in Kontakt zu sein, der in dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel nahezu rechteckig parallelepiped ist.
Auf einer Seite (die untere Seite in 7) des ersten Schaltelementmoduls 31 und des zweiten Schaltelementmoduls 32 in der Breitenrichtung des Gehäuserahmens 10 ist der erste Stromsensor 44 angeordnet, um benachbart zu dem ersten Schaltelementmodul 31 zu sein; der zweite Stromsensor 45 ist angeordnet, um benachbart zu dem zweiten Schaltelementmodul 32 zu sein.
Wie in 6 gezeigt ist die Kühlmittelpassage 16, in der ein Kühlmittel strömt, auf einer Seite des Bodens 11 bereitgestellt, der in dem Gehäuserahmen 10 enthalten ist, die der Kühlfläche 12 gegenüberliegt, also auf der äußeren Seite (die untere Seite in 6) des Bodens 11, die zu der Antriebseinheit 2 weist. Die äußere Seite des Bodens 11, die in dem Gehäuserahmen 10 enthalten ist, ist also die Passagenfläche 13, entlang der die Kühlmittelpassage gemäß dem Ausführungsbeispiel bereitgestellt ist. Wie im Folgenden beschrieben sind die Kühllamellen 72 und 82 für den Drosselspulenkühler 71 und den Schaltelementkühler 81 auf der Passagenfläche 13 des Bodens 11, der in dem Gehäuserahmen 10 enthalten ist, bereitgestellt. Wie oben beschrieben ist die Kühlmittelpassage 16 in zwei Etagen unterteilt, oder eine obere und untere Etage, durch die planare Abtrennung 15, die auf der Passagenfläche 13 zu montieren ist. Die Passage auf der (oberen) Seite der Abtrennung 15, die zu dem Gehäuserahmen 10 weist, ist die obere Kühlmittelpassage 16A; die Passage auf der (unteren) Seite der Abtrennung 15, die zu dem Antriebseinheitgehäuse 60 weist, ist die untere Kühlmittelpassage 16B. Gemäß dem Ausführungsbeispiel enthält die obere Kühlmittelpassage 16A den Drosselspulenkühler 71 und den Schaltelementkühler 81 (wie in 8 gezeigt); die untere Kühlmittelpassage 16B enthält den Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine. Der Drosselspulenkühler 71 und der Schaltelementkühler 81 werden dadurch auf einer Seite der Abtrennung 15 gebildet. Der Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine ist auf deren anderen Seite gebildet.
Die Hydraulikölpassage 65, die von dem Antriebseinheitgehäuse 60 und der Wärmeübertragungswand 64 umgeben ist, ist in Bezug zu der unteren Kühlmittelpassage 16B auf der Seite bereitgestellt, auf der die Antriebseinheit 2 ist. Das Hydrauliköl, das innerhalb der Antriebseinheit 2 zirkuliert, strömt in die Hydraulikölpassage 65. Das Hydrauliköl, das in der Hydraulikölpassage 65 erwärmt worden ist, tauscht über die Wärmeübertragungswand 64 die Wärme mit dem Kühlmittel, das in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine, der in der unteren Kühlmittelpassage 16B enthalten ist, strömt; dadurch wird es gekühlt. Folglich wird das Hydrauliköl gekühlt; dadurch werden der Motor M und der Generator G, die in der Antriebseinheit 2 enthalten sind, gekühlt. In dem Ausführungsbeispiel entspricht die Wärmeübertragungswand 64 einem Wärmetauscher gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Draufsicht, die den Aufbau der oberen Kühlmittelpassage 16A zeigt, die den Drosselspulenkühler 71 und den Schaltelementkühler 81 enthält, entsprechend der Bodenansicht des Gehäuserahmens 10. 10 ist eine erläuternde Ansicht, die die Positionsbeziehung des Drosselspulenkühlers 71 und des Schaltelementkühlers 81 und des Drosselspulenkontaktbereichs 12a, des ersten Modulkontaktbereichs 12b und des zweiten Modulkontaktbereichs 12c verdeutlicht. Eine in 10 gezeigte gestrichelte Linie gibt den Umriss an, jeweils von der Drosselspule 43, dem ersten Schaltelementmodul 31 und dem zweiten Schaltelementmodul 32, die mit den jeweiligen Kontaktbereichen 12a bis 12c auf der Kühlfläche 12, die auf der Rückseite der Passagenfläche 13 positioniert ist, in Kontakt sind. Durchgezogene Linien, die in den gestrichelten Linien platziert sind, die das erste Schaltelementmodul 31 und das zweite Schaltelementmodul 32 angeben, geben die Anordnung der ersten Schaltelemente 6 für den Wechselrichter, der zweiten Schaltelemente 7 für den Wechselrichter, und der Schaltelemente 8 für das Spannungsverstärken an, die in den jeweiligen Schaltelementmodulen 31 und 32 eingebettet sind. Wie in den Zeichnungen gezeigt ist der Drosselspulenkühler 71 auf der Rückseite des Drosselspulenkontaktbereichs 12a, mit dem die Drosselspule 43 in Kontakt ist, auf der Kühlfläche 12 bereitgestellt (auf der Seite der Passagenfläche 13). Der Drosselspulenkühler ist auch ein Kühler zum Kühlen des Drosselspulenkontaktbereichs 12a. Der Schaltelementkühler 81, der auf der Rückseite des ersten Modulkontaktbereichs 12b bereitgestellt ist, mit dem das erste Schaltelementmodul 31 in Kontakt ist, und der zweite Modulkontaktbereich 12c, mit dem das zweite Schaltelementmodul 32 in Kontakt ist, auf der Kühlfläche 12 (auf der Passagenfläche 13). Der Schaltelementkühler 81 ist auch ein Kühler zum Kühlen des ersten Modulkontaktbereichs 12b und des zweiten Modulkontaktbereichs 12c.
Wie in 8 gezeigt ist der Drosselspulenkühler 71 bezüglich des Schaltelementkühlers 81 stromaufwärtsseitig angeordnet, aufgrund der Richtung des Kühlmittelstroms. Der Drosselspulenkühler 71 ist über eine Verbindungsöffnung 17 mit dem Schaltelementkühler 81 in Verbindung. Das Kühlmittel, das in die obere Kühlmittelpassage 16A zu strömen hat, strömt also zuerst in den Drosselspulenkühler 71 durch einen Kühlmitteleinlass 18 (wie in 9 gezeigt), der auf der Abtrennung 15 bereitgestellt ist, strömt dann von dem Drosselspulenkühler 71 durch die Verbindungsöffnung 17 in den Schaltelementkühler 81; das Kühlmittel, das durch den Schaltelementkühler 81 hindurch passiert ist, strömt aus dem Gehäuserahmen 10 durch einen Kühlmittelauslass 19. Der Drosselspulenkühler 71 und der Schaltelementkühler 81 sind folglich positioniert, wodurch der gesamte Drosselspulenkontaktbereich 12a im Allgemeinen gleichmäßig mit relativ kühlem Kühlmittel gekühlt werden kann, das noch nicht das erste Schaltelementmodul 31 und das zweite Schaltelementmodul 32 gekühlt hat. Da die Drosselspule 43 weniger Wärme erzeugt als das erste Schaltelementmodul 31 und das zweite Schaltelementmodul 32, ist das Kühlmittel, das die Drosselspule 43 gekühlt hat, nicht stark erhitzt. Es ist folglich möglich, das erste Schaltelementmodul 31 und das zweite Schaltelementmodul 32 geeignet mit dem Schaltelementkühler 81 zu kühlen. In dem Ausführungsbeispiel ist der Kühlmittelauslass 19 auf der Auslassseite, die auf der Umfangswand 10b des Gehäuserahmens 10 bereitgestellt ist, mit einem Verbinder 69 in Verbindung. Das Kühlmittel wird durch den Verbinder 69 auf der Auslassseite aus der Wechselrichtereinheit 1 ausgegeben.
Der Drosselspulenkühler 71 enthält die Mehrzahl von Drosselspulenkühllamellen 72; der Schaltelementkühler 81 enthält die Mehrzahl von Schaltelementkühllamellen 82. Jede von den Kühllamellen 72 und 82 ist angeordnet, um sich von einer Bodenseite 13a (die Seite, die an dem höchsten Niveau in 6 lokalisiert ist), die auf der Seite lokalisiert ist, die der Kühlfläche 12 (der oberen Seite) in der Passagenfläche 13 am nähesten ist, in Richtung Antriebseinheit 2 (die untere Seite) zu erstrecken. Wie deutlich in 8 gezeigt ist die Anordnungsdichte der Drosselspulenkühllamellen 72 geringer festgelegt als die der Schaltelementkühllamellen 82. Die Anordnungsdichte der Kühllamellen 72 oder 82 kann beispielsweise definiert werden als der Oberflächenbereich der Kühllamellen 72 oder 82 pro Volumeneinheit in jedem von den Kühlern 71 und 81. Durch das Bilden einer derartigen Beziehung zwischen der Anordnungsdichte der Drosselspulenkühllamellen 72 und der der Schaltelementkühllamellen 82 ist es möglich, die Anordnungsdichte der Kühllamellen 72 und 82, die in den jeweiligen Kühlern 71 und 81 bereitzustellen sind, gemäß der Temperatur des Kühlmittels in den jeweiligen Kühlern 71 und 81 und gemäß der Wärme, die durch die Zielobjekte erzeugt wird, die durch die jeweiligen Kühler 71 und 81 zu kühlen sind, geeignet zu bestimmen, wodurch jeweils die Drosselspule 43, das erste Schaltelementmodul 31 und das zweite Schaltelementmodul 32 geeignet gekühlt werden können. Bei diesem Aufbau ist die Anordnungsdichte der Drosselspulenkühllamellen 72, die in der Kühlmittelpassage 16 stromaufwärtsseitig positioniert sind, geringer bestimmt, wodurch der Strömungswiderstand in der gesamten Kühlmittelpassage 16 minimiert werden kann. Folglich ist es möglich eine Pumpe für die Zirkulation des Kühlmittels in der Kühlmittelpassage 16 kleiner zu dimensionieren.
Der Drosselspulenkühler 71 ist als ein Raum gebildet, der in den Draufsichten gemäß den 8 und 10 nahezu ein Trapez ist, das dem Drosselspulenkontaktbereich 12a entspricht. Der Drosselspulenkühler 71 hat ein Wehr 73, um einen linearen Kühlmittelstrom von dem Kühlmitteleinlass 18 zu der Verbindungsöffnung 17 zu verhindern, an einer Position benachbart zu dem Kühlmitteleinlass 18, durch den das Kühlmittel einströmt. In dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel ist das Wehr 73 als eine Ausbauchung ausgebildet, die angeordnet ist, um sich nahezu von dem Boden 13a der Passagenfläche 13 zu der Antriebseinheit 2 (die untere Seite) zu erstrecken, und ist (oder deren Querschnitt parallel zu dem Boden 11 des Gehäuserahmens 10) nahezu quadratisch in der Draufsicht gemäß 8. Zwei Seiten des Wehrs 73, die zu dem Kühlmitteleinlass 18 weisen, bilden Wehrflächen 73a zur Verhinderung eines linearen Kühlmittelstroms von dem Kühlmitteleinlass 18 zu der Verbindungsöffnung 17. Wie durch die gestrichelten Linien in 8 gezeigt kann das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteleinlass 18 in den Drosselspulenkühler 71 strömt, dadurch in Richtungen entlang der Wehrflächen 73a geführt werden, wodurch eine lineare Kühlmittelströmung von dem Kühlmitteleinlass 18 zu der Verbindungsöffnung 17 verhindert werden kann, und das Kühlmittel im Allgemeinen gleichmäßig durch den gesamten Drosselspulenkühler 71 verteilt werden kann. Es ist folglich möglich, den gesamten Drosselspulenkontaktbereich 12a gleichmäßiger zu kühlen. Die anderen zwei Seiten des Wehrs 73, die den Wehrflächen 73a gegenüber liegen, bilden konvergierende Flächen 73b, um die Kühlmittelströme, die in Richtungen entlang der Wehrflächen 73a geteilt worden sind, in Richtung zu der Verbindungsöffnung 17 zu konvergieren bzw. zusammenlaufen zu lassen.
Die Drosselspulenkühllamellen 72 sind nahezu radial gebildet, um die Kühlmittelströme, die durch das Wehr 73 geteilt werden, in Richtung zu der Verbindungsöffnung 17 zusammenlaufen zu lassen. Die Drosselspulenkühllamellen 72 sind nahezu radial in der Draufsicht gemäß 8 ausgebildet (in der Querschnittsansicht parallel zu dem Boden 11 des Gehäuserahmens 10). Die Kühlmittelströme, die durch das Wehr 73 geteilt werden, können durch die Drosselspulenkühllamellen 72 gesteuert und in einen Strom in Richtung zu der Verbindungsöffnung 17 konvergiert werden. Es ist folglich möglich, das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteleinlass 18 strömt, über den gesamten Drosselspulenkühler 71 zu verteilen und gleichmäßig zu der Verbindungsöffnung 17 zu führen, wodurch der gesamte Drosselspulenkontaktbereich 12a gleichmäßiger gekühlt werden kann und der Strömungswiderstand in dem Drosselspulenkühler 71 minimiert werden kann. Obwohl jede der Drosselspulenkühllamellen 72 in der Draufsicht des Beispiels, das in den Zeichnungen gezeigt ist, geradlinig ausgebildet ist, um die Produktivität zu verbessern, kann sie in der Form einer gekrümmten Linie, beispielsweise eines Bogens, in einer Draufsicht ausgebildet sein. In dem Ausführungsbeispiel ist die Höhe der Drosselspulenkühllamellen 72 und des Wehrs 73, die von dem Boden 13a der Passagenfläche 13 ausgemessen wird, kleiner festgelegt als die der Montagefläche 13b, mit der die Abtrennung 15 zu montieren ist, um in Kontakt mit der Passagenfläche 13 zu kommen. Spezieller werden die Drosselspulenkühllamellen 72 und das Wehr 73 ausgebildet, um einen kleinen Spalt über ihrer Höhe zu haben, die gemessen wird von dem Boden 13a der Passagenfläche 13 unterhalb der Abtrennung 15, die auf der Montagenfläche 13b zu montieren ist.
Der Schaltelementkühler 81 ist als eine streifenförmige Strömungspassage ausgebildet, die in einer Serpentinenform in einem Raum angeordnet ist, der nahezu rechteckig ist bei einer Draufsicht gemäß 8, entsprechend beiden, dem ersten Modulkontaktbereich 12b und dem zweiten Modulkontaktbereich 12c. Um eine derartige serpentinenartige Strömungspassage zu bilden, enthält der serpentinenförmige Schaltelementkühler 81 Schaltelementkühllamellen 82 zum Bilden eines serpentinenartigen Kühlmittelstroms, der sich mehrmals zwischen der Verbindungsöffnung 17 und dem Kühlmittelauslass 19 windet. Obwohl eine Zunahme des Strömungswiderstands in dem Schaltelementkühler 81 begrenzt ist, aufgrund einer Reduzierung von Divergenzen der Strömungspassage, sind die Schaltelementkühllamellen 82 in hoher Dichte angeordnet. Ein großer Oberflächenbereich in Kontakt mit dem Kühlmittel, das in dem Schaltelementkühler 81 strömt, zum Wärmeaustausch mit dem ersten Modulkontaktbereich 12b und dem zweiten Modulkontaktbereich 12c wird dadurch sichergestellt. Folglich ist es möglich, die Schaltelementmodule 31 und 32, die mehr Wärme erzeugen als die Drosselspule 43 und die bezüglich der Drosselspule 43 stromabwärtsseitig gekühlt werden, geeignet zu kühlen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der Schaltelementkühler 81 mit zwei Typen von Schaltelementkühllamellen 82 ausgestattet, mit Wärmeableitungslamellen 82a zur Wärmeableitung, und mit Passagensteuerungslamellen 82b zur Wärmeableitung und Passagensteuerung. Die Höhe der Passagensteuerungslamellen 82, die gemessen wird von dem Boden 13a der Passagenfläche 13, ist als die gleiche festgelegt, wie die der Montagefläche 13b, mit der die Abtrennung 15 in Kontakt kommt; der Rand jeder Passagensteuerungslamelle 82 kommt mit der Abtrennung 15 in Kontakt. Andererseits wird die Höhe der Wärmeableitungslamellen 82a, die gemessen wird von dem Boden 13a der Passagenfläche 13 aus, kleiner festgelegt als die der Passagensteuerungslamellen 82, mit einem kleinen Spalt zwischen den Wärmeableitungslamellen 82a und der Abtrennung 15, die auf der Montagefläche 13b montiert ist. Die Passagensteuerungslamellen 82b bilden eine serpentinenartige Strömungspassage in dem Schaltelementkühler 81. Die Wärmeableitungslamellen 82a sind entlang des zentralen Bereichs in der Breitenrichtung der serpentinenartigen Strömungspassage, die durch die Passagensteuerungslamellen 82b gebildet ist, angeordnet und unterteilen die serpentinenartige Strömungspassage in der Breitenrichtung in zwei.
Der Schaltelementkühler 81 hat darin gebildete Bereiche 81a mit weniger Lamellen, wo die Anordnungsdichte der Schaltelementkühllamellen 82 geringer ist als die in anderen Bereichen. Die Bereiche 81a mit weniger Lamellen sind um den Bereich herum bereitgestellt, der der Rückseite (Seite der Passagenfläche 13) der zweiten Rippe 11b (wie in 7 gezeigt) entspricht, die auf der Kühlfläche 12 bereitgestellt ist. In den Bereichen 81a mit weniger Lamellen sind nur Passagensteuerungslamellen 82b bereitgestellt, ohne dass Wärmeableitungslamellen 82a bereitgestellt sind, wodurch die Anordnungsdichte der Schaltelementkühllamellen 82 reduziert wird. Wie in 10 gezeigt ist kein Schaltelementmodul 31 oder 32 an der Position angeordnet, an der die zweite Rippe 11b bereitgestellt ist; kein Schaltelement 6 oder 7 für den Wechselrichter oder Schaltelement 8 für die Spannungsverstärkung, das in irgendeinem von den Schaltelementmodulen 31 und 32 eingebettet ist, ist darin bereitgestellt. Andererseits sind sowohl die Wärmeableitungslamellen 82a als auch die Passagensteuerungslamellen 82 in den Bereichen bereitgestellt, wo die Schaltelemente 6 und 7 für den Wechselrichter und die Schaltelemente 8 für die Spannungsverstärkung angeordnet sind. Die Anordnungsdichte der Schaltelementkühllamellen 82 wird höher festgelegt. Die Schaltelementkühllamellen 82 sind also derart angeordnet, dass ihre Anordnungsdichte größer in einem Bereich ist, der dem Schaltelement 8 für das Spannungsverstärken entspricht, oder den Schaltelementen 6 oder 7 für den Wechselrichter auf der Kühlfläche 12, als in anderen Bereichen. Die Schaltelementkühllamellen 82, die derart aufgebaut sind, ermöglichen ein effizientes Kühlen der Schaltelemente 6 und 7 für den Wechselrichter und der Schaltelemente 8 für die Spannungsverstärkung, die viel Wärme erzeugen. Die Bereiche, in denen kein Schaltelement 6 oder 7 für den Wechselrichter oder Schaltelement 8 für das Spannungsverstärken bereitgestellt ist, werden als Bereiche 81a mit weniger Lamellen verwendet, wo die Anordnungsdichte der Schaltelementkühllamellen 82 reduziert ist, wodurch der Strömungswiderstand in dem gesamten Schaltelementkühler 81 reduziert wird.
Wie in 8 gezeigt werden leichter machende Hohlräume 13c und ein Temperatursensorhohlraum 13d nahe dem Schaltelementkühler 81 auf der Passagenfläche 13 des Bodens 11, der in dem Gehäuserahmen 10 enthalten ist, bereitgestellt. Die leichter machenden Hohlräume 13c und der Temperatursensorhohlraum 13d sind auf der Montagefläche 13b ausgebildet, in einem Bereich positioniert, wo der Abstand zwischen benachbarten Strömungspassagen, die in der serpentinenartigen Passage in dem Schaltelementkühler 81 enthalten ist, größer ist. Wie in 10 gezeigt ist der Abstand zwischen einem zweiten Schaltelement 7 für den Wechselrichter und einem Schaltelement 8 für die Spannungsverstärkung größer als der zwischen benachbarten ersten Schaltelementen 6 für den Wechselrichter in der Breitenrichtung des Gehäuserahmens 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Dies berücksichtigend ist die Passage angeordnet, um jeweilige Schaltelemente 6 bis 8 gleichmäßig zu kühlen; folglich ist der Abstand zwischen benachbarten Strömungspassagen, die in dem Schaltelementkühler 81 enthalten sind, größer in dem Bereich, der dem zwischen den zweiten Schaltelementen 7 für den Wechselrichter und den Schaltelementen 8 für das Spannungsverstärken entspricht. In dem Bereich ist der Temperatursensorhohlraum 13d bereitgestellt, um einen Temperatursensor 66 (in 8 gezeigt) zu halten, und der Detektor des Temperatursensors 66 ist darin eingeführt. Wie im Folgenden beschrieben ist der Temperatursensorhohlraum 13d mit dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine über ein Temperatursensorverbindungsloch 15b ohne die Abtrennung 15 in Verbindung, wodurch der Temperatursensor 66 eine Temperatur des Kühlmittels in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine detektieren kann. In dem verbleibenden Bereich, in dem der Temperatursensorhohlraum 13d nicht bereitgestellt ist, werden die leichter machenden Hohlräume 13c bereitgestellt, um die Dicke in dem Bereich zu reduzieren, wo der Abstand zwischen den benachbarten Strömungspassagen in dem Schaltelementkühler 81 größer ist, und um die Gießbarkeit zu verbessern.
Wie in 9 gezeigt ist die Abtrennung 15 auf der Montagefläche 13b montiert, also auf der Passagenfläche 13 des Gehäuserahmens 10, auf der der Drosselspulenkühler 71 und der Schaltelementkühler 81 bereitgestellt sind. Wie in 6 gezeigt wird dadurch die Kühlmittelpassage in zwei Etagen unterteilt, oder in eine obere und untere Etage. Der Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine ist in der unteren Kühlmittelpassage 16B gebildet. Die Abtrennung 15 ist auf der Montagenfläche 13b mit Nieten 67 befestigt, die integriert mit der Montagefläche 13b des Gehäuserahmens 10 bereitgestellt sind. 9 ist eine Draufsicht, die den Aufbau des Kühlers 91 für die drehende elektrische Maschine zeigt, der aus der unteren Kühlmittelpassage 16B gebildet ist. Doppelt gestrichelte Linien, die in der Zeichnung gezeigt sind, geben die Anordnung der Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine an. Der Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine ist als ein Raum ausgebildet, der in einer Draufsicht gemäß 9 nahezu rechteckig ist, umgeben von der inneren Oberfläche der Umfangswand 10b, die in dem Gehäuserahmen 10 enthalten ist, und der Abtrennung 15. Der Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine hat in seiner Längsrichtung auf einer Seite einen unteren Kühlmitteleinlass 93, und hat in Längsrichtung auf der anderen Seite einen unteren Kühlmittelauslass, der ebenfalls als ein Kühlmitteleinlass 18 für die obere Kühlmittelpassage 16A dient. In dem Ausführungsbeispiel ist der untere Kühlmitteleinlass 93 mit einem Einlassverbinder 68 in Verbindung, der auf der Umfangswand 10b des Gehäuserahmens 10 bereitgestellt ist. Das Kühlmittel wird in die Wechselrichtereinheit 1 über die Einlassverbindung 68 eingebracht. Das Kühlmittel, das durch den unteren Kühlmitteleinlass 93 in den Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine strömt, strömt entlang der Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine in Längsrichtung des Kühlers 91 für die drehende elektrische Maschine durch den unteren Kühlmittelauslass (Kühlmitteleinlass) 18, strömt durch den unteren Kühlmittelauslass (Kühlmitteleinlass) 18 in das Drosselkühlmittel 71, das in der oberen Kühlmittelpassage 16A enthalten ist.
Wie in 6 gezeigt sind die Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine, die in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine enthalten sind, aus Wärmeübertragungslamellen gebildet, die auf der (oberen) Seite der Wärmeübertragungswand 64 bereitgestellt sind, die zu dem Gehäuserahmen 10 weist. Wie in der Zeichnung gezeigt sind die Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine hoch genug festgelegt, um zu dem Gehäuserahmen 10, der auf dem Antriebseinheitgehäuse 60 montiert ist, einen kleinen Abstand unterhalb der Abtrennung 15 zu haben. Wie in 9 gezeigt sind die Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine als eine Mehrzahl von geradlinigen Lamellen ausgebildet, die parallel zueinander in Längsrichtung des Kühlers 91 für die drehende elektrische Maschine sind, oder in Längsrichtung des Gehäuserahmens 10. Die Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine bilden den Strom des Kühlmittels, das in Längsrichtung des Kühlers 91 für die drehende elektrische Maschine strömt, also den Strom des Kühlmittels, das von dem unteren Kühlmitteleinlass 93 zu dem unteren Kühlmittelauslass (Kühlmitteleinlass) 18 in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine strömt. Wie in den 8 und 9 klar gezeigt, ist die Anordnungsdichte der Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine kleiner als die der Drosselspulenkühllamellen 72. Die Anordnungsdichte der Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine kann beispielsweise definiert werden als ein Oberflächenbereich der Kühllamellen 92 pro Volumeneinheit des Kühlers 91 für die drehende elektrische Maschine, ähnlich wie die Drosselspulenkühllamellen 72 und die Schaltelementkühllamellen 82. Durch das Bilden eines derartigen Verhältnisses zwischen der Anordnungsdichte der Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine und die der Drosselspulenkühllamellen 72 ist es möglich, die Anordnungsdichte der Kühllamellen 92 und 92, die in den jeweiligen Kühlern 81 und 91 bereitzustellen sind, gemäß der Temperatur des Kühlmittels in den jeweiligen Kühlern 81 und 91 und gemäß der Wärme, die durch die Zielobjekte, die durch die jeweiligen Kühler 81 und 91 zu kühlen sind, geeignet zu bestimmen, wodurch das Hydrauliköl zum Kühlen des Motors M und des Generators G sowie die Drosselspule 43 geeignet gekühlt werden können. Bei dieser Struktur wird die Anordnungsdichte der Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine, der bezüglich des Drosselspulenkühlers 71 stromaufwärtsseitig in der Kühlmittelpassage 16 positioniert ist, geringer bestimmt, wodurch der Strömungswiderstand in der gesamten Kühlmittelpassage 16 minimiert werden kann. Folglich ist es möglich, eine Pumpe für die Zirkulierung des Kühlmittels 16 kleiner zu dimensionieren.
Wie man aus 6 verstehen kann, tauscht das Kühlmittel, das in die drehende elektrische Maschine 91 strömt, Wärme mit dem Hydrauliköl, das in der Hydraulikölpassage 65 strömt, die auf der Seite der Wärmeübertragungslamellen 64 bereitgestellt ist, die zu dem Antriebseinheitgehäuse 60 weist, über die Wärmeübertragungswand 64, die die Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine aufweist, und die Wärmeübertragungslamellen, die auf der gegenüberliegenden Seite liegen (auf der Seite, die zu dem Antriebseinheitgehäuse 60 weist), wodurch das Hydrauliköl gekühlt wird. Das Hydrauliköl, das durch Zirkulation in der Antriebseinheit 2 erwärmt worden ist, wird dadurch gekühlt, um den Motor M und den Generator G zu kühlen.
Wie in 9 gezeigt hat die Abtrennung 15 leichter machende Verbindungslöcher 15a an Positionen, die den leichter machenden Hohlräumen 13c entsprechen, und ein Temperatursensorverbindungsloch 15b an einer Position, die dem Temperatursensorhohlraum 13d auf der Passagenfläche 13 des Rahmengehäuses 10 entspricht. Mit der Abtrennung 15, die auf der Montagefläche 13a montiert ist, also auf der Passagenfläche 13 des Gehäuserahmens 10, sind die leichter machenden Hohlräume 13c, die auf der Passagenfläche 13 bereitgestellt sind, dadurch mit dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine über die leichter machenden Verbindungslöcher 15a in Verbindung; der Temperatursensorhohlraum 13d ist mit dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine über das Temperatursensorverbindungsloch 15b in Verbindung. Dadurch kann der Temperatursensor 66, dessen Detektor innerhalb des Temperatursensorhohlraum 13d angeordnet ist, eine Temperatur des Kühlmittels in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine detektieren. Dies erlaubt auch die Verhinderung einer Situation, bei der sich das Kühlmittel in den leichter machenden Hohlräumen 13c ansammelt und nicht aus diesen abfließen kann.
5. Andere Ausführungsbeispiele

(1) In dem obigen Ausführungsbeispiel ist als ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel die Struktur beschrieben worden, bei der die Anordnungsdichte der Drosselspulenkühllamellen 72, die in dem Drosselspulenkühler 71 bereitgestellt sind, geringer ist als die der Schaltelementkühllamellen 82, die in dem Schaltelementkühler 81 bereitgestellt sind, und bei der die Anordnungsdichte der Kühllamellen 92 für die drehende elektrische Maschine, die in dem Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine bereitgestellt sind, geringer ist als die der Kühllamellen 72 und 82. Die Festlegungen der Anordnungsdichte der Kühllamellen 72, 82 und 92 ist jedoch beispielhaft. Die Anordnungsdichte wird vorzugsweise gemäß der Kühlkapazität festgelegt, die in den jeweiligen Kühlern 71, 81 und 91 notwendig ist.
(2) In dem obigen Ausführungsbeispiel ist als ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel die Struktur beschrieben worden, bei der der Drosselspulenkühler 71 das Wehr 73 enthält zur Verhinderung eines linearen Kühlmittelstroms von dem Kühlmitteleinlass 18, in den das Kühlmittel zu der Verbindungsöffnung 17 strömt, und die Drosselspulenkühllamellen 72 nahezu radial angeordnet sind zum Konvergieren der Kühlmittelströme, die durch das Wehr 73 geteilt worden sind, in Richtung zu der Verbindungsöffnung 17. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der Drosselspulenkühler 71 ist vorzugsweise aufgebaut, um nur das Wehr 73 oder die Drosselspulenkühllamellen 72 zu enthalten. Die Drosselspulenkühllamellen 72 sind auch vorzugsweise aufgebaut, um in einer Richtung angeordnet zu sein zur Verhinderung eines linearen Kühlmittelstroms von dem Kühlmitteleinlass 18, in den das Kühlmittel zu der Verbindungsöffnung 17 strömt. Die Drosselspulenkühllamellen 72 dienen folglich als ein Wehr 73. Die Form der Drosselspulenkühllamellen ist ferner nicht auf eine nahezu radiale Form begrenzt. Die Drosselspulenkühllamellen 72 werden auch vorzugsweise in einer anderen Form angeordnet, beispielsweise einer Serpentinenform, die der Schaltelementkühler 81 hat. Wenn die Drosselspulenkühllamellen 72 in einer derartigen Form angeordnet sind, ist das Wehr 73 nicht notwendig.
(3) In dem obigen Ausführungsbeispiel ist als ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Aufbau beschrieben worden, bei dem der Schaltelementkühler 81 als eine streifenförmige Strömungspassage ausgebildet ist, die serpentinenartig angeordnet ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der Schaltelementkühler 81 kann aus einer Strömungspassage gebildet sein, die eine andere Form aufweist. Vorzugsweise ist folglich der Schaltelementkühler 81 beispielsweise aus einer Mehrzahl von linearen Strömungspassagen in Richtung von der Verbindungsöffnung 17 zu dem Kühlmittelauslass 19 ausgebildet. In dieser Situation sind vorzugsweise die Schaltelementkühllamellen 82 beispielsweise eine Mehrzahl von geradlinigen Kühllamellen, die entlang der Richtung von der Verbindungsöffnung 17 zu dem Kühlmittelauslass 19 angeordnet sind.
(4) In dem obigen Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel die Situation beschrieben, bei der der Gehäuserahmen 10 eine Kühleinheit ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, der Aufbau, bei dem eine Kühleinheit unabhängig von dem Gehäuserahmen 10 bereitgestellt ist, ist ebenfalls ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
(5) In dem obigen Ausführungsbeispiel ist als ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Aufbau beschrieben, bei dem der Gehäuserahmen 10, der als eine Kühleinheit für die Wechselrichtereinheit 1 dient, mit dem Gehäuse 60 für die Antriebseinheit 2 integriert bereitgestellt ist, und bei dem der Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine zum Kühlen der drehenden elektrischen Maschinen M und G der Antriebseinheit 2 bezüglich des Drosselspulenkühlers 71 stromaufwärtsseitig enthalten ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, ein Aufbau, bei dem die Wechselrichtereinheit 1 unabhängig von der Antriebseinheit 2 ist, ist auch ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dieser Situation enthält die Kühleinheit für die Wechselrichtereinheit 1 als eine Kühlmittelpassage 16 vorzugsweise eine Passage, die der oberen Kühlmittelpassage 16A entspricht, die den Drosselspulenkühler 71 und den Schaltelementkühler 81 enthält, nicht enthaltend die untere Kühlmittelpassage 16B, die den Kühler 91 für die drehende elektrische Maschine enthält.
(6) In dem obigen Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel der Aufbau beschrieben, bei dem die Antriebseinheit zwei drehende elektrische Maschinen enthält, den Motor M und den Generator G. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Anzahl von drehenden elektrischen Maschinen, die in der Antriebseinheit enthalten sind, und die Funktion jeder drehenden elektrischen Maschine kann optional geändert werden. Ein Aufbau, bei dem einer oder mehrere Motor-Generatoren, die als Motor und Generator arbeiten, falls notwendig, enthalten ist, oder bei dem nur einer von dem Motor M und dem Generator G in der Antriebseinheit enthalten ist, ist auch ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
(7) In dem obigen Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel die Situation beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung für die Wechselrichtereinheit 1 zur Steuerung der drehenden elektrischen Maschinen M und G der Antriebseinheit 2 für ein Hybridfahrzeug angewendet wird. Der Bereich der Anwendungen der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Eine Anwendung einer Wechselrichtereinheit zur Steuerung von drehenden elektrischen Maschinen, die in einem Fahrzeug enthalten sind, das kein Hybridfahrzeug ist, beispielsweise ein Elektrofahrzeug, ist auch ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ferner ist der Bereich der Anwendungen der vorliegenden Erfindung nicht auf diejenigen beschränkt, die eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs betreffen. Die vorliegende Erfindung kann auf eine Wechselrichtereinheit für verschiedene Vorrichtungen angewendet werden, beispielsweise eine Klimaanlage, einen Gefrierschrank und einen Aufzug.

Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise in einer Wechselrichtereinheit verwendet werden, die verwendet wird für die Steuerung von drehenden elektrischen Maschinen, beispielsweise eines Motors und Generators.

Claims

Wechselrichtereinheit, mit einer Drosselspule (43) und Schaltelementen (8) für ein Spannungsverstärken, die eine Spannungsverstärkungsschaltung bilden zum Verstärken einer Leistungsversorgungsspannung; einem Schaltelement (6, 7) für einen Wechselrichter (3), das eine Wechselrichterschaltung bildet, die mit einer Leistungsversorgungsspannung zu beliefern ist, die von der Spannungsverstärkungsschaltung verstärkt worden ist; und einer Kühleinheit (10), die mit einer Kühlpassage (16) bereitgestellt ist zum Befördern eines Kühlmittels entlang einer Kühlfläche (12), mit der die Drosselspule (43), das Schaltelement (8) für das Spannungsverstärken und das Schaltelement (6, 7) für den Wechselrichter (3) in Kontakt sind, wobei die Kühleinheit (10) integriert mit einem Gehäuse einer Antriebseinheit (2) bereitgestellt ist, das eine drehende elektrische Maschine enthält, und die Kühlmittelpassage (16) einen Drosselspulenkühler (71) zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche (12) enthält, mit dem die Drosselspule (43) in Kontakt ist, einen Schaltelementkühler (81) enthält zum Kühlen eines Bereichs auf der Kühlfläche (12), mit dem das Schaltelement (8) für das Spannungsverstärken und das Schaltelement (6, 7) für den Wechselrichter (3) in Kontakt sind, und einen Kühler (91) für eine drehende elektrische Maschine (48, 49) enthält zum Kühlen der drehenden elektrischen Maschine (48, 49) und der Drosselspulenkühler (71) bezüglich des Schaltelementkühlers (81) stromaufwärtsseitig in Bezug zur Strömungsrichtung des durch die Kühlpassage (16) beförderten Kühlmittels angeordnet ist, und der Kühler für die drehende elektrische Maschine bezüglich des Drosselspulenkühlers (71) stromaufwärtsseitig in Bezug zur Strömungsrichtung des durch die Kühlpassage (16) beförderten Kühlmittels angeordnet ist, und die Kühlmittelpassage (16) in zwei Etagen getrennt ist, mit einer planaren Abtrennung, die auf einer Passagenfläche der Kühleinheit (10) zu montieren ist, in der der Drosselspulenkühler (71) und der Schaltelementkühler (81) gebildet sind, so dass der Drosselspulenkühler (71) und der Schaltelementkühler (81) auf einer Seite der Abtrennung gebildet sind, und der Kühler für die drehende elektrische Maschine auf der anderen Seite gebildet ist.
Wechselrichtereinheit nach Anspruch 1, bei der der Drosselspulenkühler (71) und Schaltelementkühler (81) Kühllamellen (72, 82) aufweisen, und die Anordnungsdichte der Kühllamellen (72) in dem Drosselspulenkühler (71) geringer festgelegt ist als die Anordnungsdichte der Kühllamellen (82) in dem Schaltelementkühler (81).
Wechselrichtereinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Drosselspulenkühler (71) über eine Verbindungsöffnung (17) mit dem Schaltelementkühler (81) in Verbindung steht und an einer Position benachbart zu einem Kühlmitteleinlass (18), in dem Kühlmittel strömt, ein Wehr (73) aufweist zur Verhinderung eines linearen Kühlmittelstroms von dem Kühlmitteleinlass (18) zu der Verbindungsöffnung (17).
Wechselrichtereinheit nach Anspruch 3, bei der der Drosselspulenkühler (71) eine Kühllamelle aufweist, die nahezu in einer radialen Form angeordnet ist zum Konvergieren des Kühlmittelstroms, der durch das Wehr (73) geteilt wurde, in Richtung zu der Verbindungsöffnung.
Wechselrichtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Schaltelementkühler (81) eine Kühllamelle aufweist, die in einer Serpentinenform angeordnet ist zum Bilden eines serpentinenartigen Kühlmittelstroms, der sich mehrmals von der Verbindungsöffnung (17) zu einem Kühlmittelauslass (18) windet.
Wechselrichtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Schaltelementkühler (81) Kühllamellen aufweist, die derart angeordnet sind, dass die Anordnungsdichte in Bereichen, die Positionen der Schaltelemente (8) für das Spannungsverstärken oder der Schaltelemente (6, 7) für den Wechselrichter (3) auf der Kühlfläche (12) entsprechen, größer festgelegt ist als die in anderen Bereichen.
Wechselrichtereinheit nach Anspruch 6, bei der die Schaltelemente (6, 7) für den Wechselrichter (3) in ein erstes Schaltmodul (31) eingebettet sind, die Schaltelemente (8) für das Spannungsverstärken in ein zweites Schaltmodul (32) eingebettet sind, und das erste Schaltelementmodul und das zweite Schaltelementmodul in Kontakt mit der Kühlfläche (12) angeordnet sind; die Kühleinheit (10) eine Verstärkungsrippe zwischen dem ersten Schaltmodul und dem zweiten Schaltmodul auf der Kühlfläche aufweist; und die anderen Bereiche einen Bereich enthalten, der der Position der Rippe entspricht.
Wechselrichtereinheit nach Anspruch 7, bei der die Wechselrichterschaltungen zwei Wechselrichterschaltungen enthalten zum Liefern von elektrischer Leistung jeweils an zwei drehende elektrische Maschinen, (48, 49) deren Ausgangsleistungen unterschiedlich sind; die Schaltelemente (6) für den Wechselrichter, die die Wechselrichterschaltung bilden für die Lieferung von elektrischer Leistung an eine drehende elektrische Maschine (48), deren Ausgangsleistung größer ist, in das erste Schaltelementmodul (31) eingebettet sind; und die Schaltelemente (7) für den Wechselrichter, die die Wechselrichterschaltung bilden für die Lieferung elektrischer Leistung an die drehende elektrische Maschine (49), deren Ausgangsleistung kleiner ist, in dem zweiten Schaltelementmodul (32) eingebettet sind.
Wechselrichtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Kühler (91) für die drehende elektrische Maschine (48, 49) Kühllamellen (92) enthält; und die Anordnungsdichte der Kühllamellen (92) in dem Kühler (91) für die drehende elektrische Maschine kleiner festgelegt ist, als die der Kühllamellen (72) in dem Drosselspulenkühler (71).
Wechselrichtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Kühler (91) für die drehende elektrische Maschine (48, 49) einen Wärmetauscher enthält, der Wärme tauscht für das Kühlmittel, das verwendet wird zum Kühlen der drehenden elektrischen Maschine (48, 49).