机电一体化单元的制作方法

1.本说明书中公开的技术涉及用于车辆的机电一体化单元。


背景技术：

2.第2019-170068号日本未经审查的专利申请公开(jp2019-170068a)描述了一种用于车辆的机电一体化单元。该机电一体化单元包括：具有第一腔室和位于第一腔室上方的第二腔室的壳体、具有布置在第一腔室中的第一马达的机械单元，以及布置在第二腔室中并且电连接至第一马达的电路单元。


技术实现要素：

3.在上述机电一体化单元中，机械单元容纳在壳体的第一腔室中，并且电路单元容纳在第二腔室中，以便减小机电一体化单元的大小。另一方面，根据安装机电一体化单元的车辆，可以采用具有第一马达和第二马达的机械单元来代替具有第一马达的机械单元。当第二马达布置成使得其至少一部分位于第一马达的上方时，例如，容纳两个马达(以及齿轮机构)所需的第一腔室的上下方向尺寸增加。在这种情况下，将用于容纳电路单元的第二腔室简单地布置在用于容纳机械单元的第一腔室上方将增加机电一体化单元的上下方向尺寸。
4.本说明书提供了用于避免或抑制当采用了包括两个马达的机械单元时机电一体化单元的上下方向尺寸的增加的技术。
5.根据本公开的第一方面的机电一体化单元包括：壳体，其包括第一腔室和在车辆的上下方向上位于第一腔室的上方的第二腔室；第一马达，其布置在第一腔室中；第二马达，其与第一马达一起沿车辆的前后方向布置在第一腔室中，第二马达的至少一部分在车辆的上下方向上位于第一马达的上方；至少一个齿轮机构，其布置在第一腔室中并且连接至第一马达或第二马达中的至少一者；以及电路单元，其布置在第二腔室中并且电连接至第一马达或第二马达中的至少一者。壳体的第一腔室和第二腔室之间的分隔壁包括凸出部，该凸出部从分隔壁的除了凸出部之外的部分朝向第二腔室凸出，该凸出部在车辆的上下方向上位于第二马达的上方。电路单元的至少一部分在车辆的前后方向上或在车辆的左右方向上面向凸出部。
6.在上述机电一体化单元中，在壳体的第一腔室中，第二马达布置成使得其至少一部分位于的所述第一马达的上方。相应地，壳体的第一腔室和第二腔室之间的分隔壁按照马达的布局包括从分隔壁的除了凸出部之外的部分朝向第二腔室凸出的凸出部，该凸出部位于第二马达的上方。电路单元的至少一部分可以布置成在车辆的前后方向上或在车辆的左右方向上面向分隔壁的凸出部(以及布置在第一腔室中的第二马达)。根据这种构造，电路单元的至少一部分可以布置在能够按照第一腔室中的第一马达和第二马达的布局形成在第二腔室中的额外空间中。结果，即使当第一腔室的上下方向尺寸由于包括两个马达的机械单元而增大时，机电一体化单元在车辆的上下方向上的尺寸能够减小与相对于电路单
元被内置于第一马达和第二马达的额外空间中的尺寸相对应的量。
附图说明
7.下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术和工业意义，在附图中相似的标记表示相似的元件，并且其中：图1是示意性地示出机电一体化单元10的构造的图；图2是沿图1中的线ii-ii截取的截面视图；图3是沿图1中的线iii-iii截取的端视图，其中示出了第二电路单元32b的降压转换器44，以便描述第二电路单元32b与第一马达18和第二马达20之间的位置关系；以及图4是示出机电一体化单元10的电气配置的框图，其中还示出了车辆的电源102和辅助电池104。
具体实施方式
8.在根据本公开第一方面的机电一体化单元中，电路单元可以包括第一电路单元和在车辆的上下方向上位于第一电路单元下方的第二电路单元。第一电路单元和第二电路单元两者可以在车辆的上下方向上位于第一马达的正上方。第一电路单元可以在车辆的上下方向上位于第二马达的正上方，并且第二电路单元可以不位于第二马达的正上方。根据这种构造，电路单元的至少一部分可以布置能够按照第一马达和第二马达的布局形成的额外空间中。因此，机电一体化单元在车辆的上下方向上的尺寸能够减小与相对于电路单元布置在能够按照第一马达和第二马达的布局形成的额外空间中的部分的尺寸相对应的量。
9.在根据本公开第一方面的机电一体化单元中，壳体可以包括在顶部具有开口的壳体本体和附接至开口的盖板。第一电路单元可以固定至盖板。第二电路单元可以固定至壳体本体。根据这种构造，支撑第一电路单元的部分也可以用作壳体的盖板。这可以简化机电一体化单元的构造，且由于电路单元在机电一体化单元的组装工作期间被附接至壳体的盖板，壳体的高刚性使得第一电路单元能够被牢固地保持。
10.在根据本公开的第一方面的机电一体化单元中，第二电路单元可以包括降压转换器，该降压转换器配置为对来自车辆的电源的直流电力进行降压并且配置为将直流电力供应至车辆的辅助电池。根据这样的构造，降压转换器能够布置在机电一体化单元的额外空间中，从而节省车厢空间。
11.在根据本公开第一方面的机电一体化单元中，第二电路单元还可以包括电抗器。电抗器以及第一电路单元的至少一部分可以包括在电力控制电路中，该电力控制电路配置为控制供应至第一马达或第二马达中的至少一者的电力。根据这样的构造，电力控制电路和降压转换器能够彼此靠近地布置，并且电力布线能够简化。
12.在根据本公开的第一方面的机电一体化单元中，电力控制电路可以包括升压转换器，该升压转换器配置为对来自车辆的电源的直流电力进行升压。电抗器可以包括在升压转换器中。电抗器可以与升压转换器的转换器电路分离。相应地，能够降低电抗器与转换器电路之间发生的电磁噪声。
13.在根据本公开的第一方面的机电一体化单元中，电力控制电路还可以包括逆变器装置，该逆变器装置配置为将来自升压转换器的直流电力转换成交流电力。逆变器装置可
设置在第一电路单元中。根据这样的构造，来自车辆的电源的直流电力可以通过升压转换器而被升压，通过逆变器装置转换成交流电力，并且然后可以供应至第一马达和第二马达中的至少一者。
14.在根据本公开的第一方面的机电一体化单元中，逆变器装置可以包括第一逆变器和第二逆变器，第一逆变器可以电连接至第一马达，并且第二逆变器可以电连接至第二马达。
15.在根据本公开的第一方面的机电一体化单元中，电抗器可以在第二电路单元中在车辆的上下方向上位于降压转换器的下方。根据这种构造，相对重的电抗器可以位于相对轻的降压转换器的下方，并且因此第二电路单元的重心可以降低。这能够避免或抑制由于发动机生成的振动、第一腔室中的两个马达和齿轮机构生成的振动等而导致第二电路单元中发生的振动。
16.在根据本公开的第一方面的机电一体化单元中，第一腔室可以构造成使得润滑油循环。根据这样的构造，润滑油能够冷却布置在第一腔室中的第一马达和第二马达。
17.将参考附图描述根据实施例的机电一体化单元10。例如，根据本实施例的机电一体化单元10安装在诸如两马达混合电动车辆的车辆中。然而，车辆不必限于混合电动车辆，并且可以是具有牵引马达的车辆，诸如纯电动车辆、燃料电池电动车辆等。在本实施例中描述的技术的一部分或全部可以类似地用于沿轨道行驶的车辆。车辆不限于由用户驾驶和操作的车辆，并且可以是由外部装置远程操作的车辆，或自主行驶的车辆。
18.现在，附图中关于机电一体化单元10的方向对应于其在车辆中的安装方向，即，关于车辆的方向。因此，方向fr表示车辆前后方向上的前方，方向rr表示车辆前后方向上的后方。另外，方向lh表示车辆的左右方向上的左方，方向rh表示车辆的左右方向上的右方。另外，方向up表示车辆上下方向上的上方，方向dw表示车辆上下方向上的下方。
19.如图1和图2所示，机电一体化单元10包括壳体12。壳体12是封闭构件。壳体12包括壳体本体14和盖板16。壳体本体14具有底壁14a和从底壁14a的外周边缘向上延伸的四个侧壁14b。壳体本体14在其顶部具有开口14c。壳体本体14的开口14c是由这四个侧壁14b限定的。盖板16附接到开口14c。盖板16封闭壳体本体14的开口14c。壳体本体14例如由诸如铝的导电性材料构成。盖板16是板状构件，例如由诸如铝的导电性材料构成。
20.壳体本体14还具有分隔壁14w。分隔壁14w设置在壳体12的内部。分隔壁14w将壳体12的内部分成第一腔室r1和第二腔室r2。第二腔室r2位于第一腔室r1的上方，其间间隔有分隔壁14w。壳体12的第一腔室r1和第二腔室r2之间的分隔壁14w在位于第二马达20上方的部分处具有从该分隔壁14w的其他部分朝向第二腔室r2侧凸出的凸出部14s。
21.如图1和图2所示，机电一体化单元10包括多个马达18和20，以及多个齿轮机构22、24、26和28。马达18和20包括第一马达18和第二马达20。第一马达18和第二马达20布置在第一腔室r1中。第二马达20在第一腔室r1中与第一马达18一起沿车辆的前后方向布置，并且第二马达20的至少一部分位于第一马达18的上方。齿轮机构22、24、26和28布置在第一腔室r1中。齿轮机构22、24、26和28包括行星齿轮机构22、减速齿轮机构24、马达输出齿轮机构26和差速齿轮机构28，但不特别限于此。马达输出齿轮机构26例如经由车轴而连接至第二马达20。因此，车辆能够经由马达输出齿轮机构26由来自第二马达20的动力来驱动车轮。另外，马达18、20的数量不限于两个，也可以是三个以上。齿轮机构22、24、26和28在数量上不
必是多个的，并且至少一个是足够的。
22.如图1和图2所示，机电一体化单元10还包括油泵30。油泵30布置在第一腔室r1中。油泵30连接至车辆的发动机(从图示中省略)，并且由来自发动机的动力来驱动，但不特别限于此。因此，油泵30能够使润滑油在第一腔室r1内循环，并且可以冷却布置在第一腔室r1中的第一马达18和第二马达20。注意，作为另一实施例，油泵30可以由来自马达18和20的输出转矩而不是来自车辆发动机的动力来驱动。
23.如图1和图2所示，机电一体化单元10还包括电路单元32。电路单元32布置在第二腔室r2中。电路单元32电连接至第一马达18和第二马达20中的至少一者。电路单元32具有第一电路单元32a和第二电路单元32b。第二电路单元32b位于第一电路单元32a的下方。作为示例，第一电路单元32a固定至壳体12的盖板16，并且第二电路单元32b固定至壳体本体14。机电一体化单元10还可以包括用于从电路单元32回收热量的冷却器，但不特别限于此。
24.如图3所示，第二电路单元32b在平面视图中具有大致字母l形。因此，第二电路单元32b布置在壳体12的分隔壁14w上方以使得避开凸出部14s。即，第二电路单元32b的一部分处于在前后方向上面向凸出部14s(和第二马达20)的位置关系，并且第二电路单元32b的另一部分处于在左右方向上面向凸出部14s(和第二马达20)的位置关系。因此，如图1所示，第一电路单元32a和第二电路单元32b两者均位于第一马达18的正上方，而仅第一电路单元32a位于第二马达20的正上方。也就是说，第二电路单元32b不存在于第二马达20的正上方。
25.上述第一电路单元32a和第二电路单元32b的具体构造没有特别限制。下面将参照图4描述第一电路单元32a和第二电路单元32b的具体构造的示例。
26.如图4所示，第一电路单元32a包括直流(dc)-dc转换器电路34、第一逆变器36、第二逆变器38、以及控制板40。dc-dc转换器电路34具有两个开关器件34s。控制板40具有诸如包含cpu和存储器的处理器的部件，并控制dc-dc转换器电路34的开关器件34s和逆变器36、38。dc-dc转换器电路34、第一逆变器36和第二逆变器38布置在盖板16的下表面上，并且控制板40布置在盖板16的上表面上，但不特别限于此。在盖板16的上方设有保护盖50。保护盖50覆盖位于盖板16的上表面上的控制板40。
27.如图4所示，第二电路单元32b包括电抗器42和降压转换器44。在第二电路单元32b中，电抗器42位于的降压转换器44的下方，但不特别限于此。
28.如图4所示，第二电路单元32b的电抗器42和第一电路单元32a的dc-dc转换器电路34构成升压转换器46。在dc-dc转换器电路34中，一个开关器件34s的一端连接至第一逆变器36的正极和第二逆变器38的正极。这一个开关器件34s的另一端连接于另一个开关器件34s的一端，并且还经由电抗器42连接至车辆的电源102的正极。该另一个开关器件34s的另一端连接至车辆的电源102的负极，并且还连接至第一逆变器36的负极以及第二逆变器38的负极。控制板40能够通过选择性地接通和断开开关器件34s对来自电源102的直流电力进行升压并且将升压后的电力供应至逆变器36和38。如上所述，电抗器42与第一电路单元32a的dc-dc转换器电路34一起构成升压转换器46。
29.dc-dc转换器电路34的开关器件34s是反向导通绝缘栅双极型晶体管(reverse conducting insulated gate bipolar transistor，rc-igbt)器件，但不特别限于此。注意，开关器件34s不一定是rc-igbt器件，并且可以是例如金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)器件或一些其他类型
的开关器件。
30.如图4所示，第一逆变器36、第二逆变器38和升压转换器46构成电力控制电路48。电力控制电路48电连接在车辆的电源102与马达18和20之间。升压转换器46能够对来自电源102的直流电力进行升压并将升压后的电力供应至第一逆变器36和第二逆变器38中的每一者。第一逆变器36能够将来自升压转换器46的直流电力转换成交流电力并将交流电力供应至第一马达18。以相同的方式，第二逆变器38能够将来自升压转换器46的直流电力转换成交流电力并将交流电力供应至第二马达20。如上所述，电力控制电路48可以控制从车辆的电源102供应到马达18和20的电力。注意，电力控制电路48还可以在电源102和升压转换器46之间、和/或在升压转换器46和逆变器36、38之间包括平滑电容器，但不特别限于此。
31.升压转换器46还可以具有作为降压转换器的功能，但不特别限于此。例如，当第一马达18用作发电机时，来自第一马达18的交流电力可以由第一逆变器36转换成直流电力并由升压转换器46降压，并且此后供应至车辆的电源102。以相同的方式，当第二马达20用作发电机时，来自第二马达20的交流电力可以由第二逆变器38转换成直流电力并由升压转换器46降压，并且此后供应至车辆的电源102。
32.如图4所示，降压转换器44电连接在车辆的电源102和辅助电池104之间。降压转换器44能够使来自电源102的直流电力降压，并进行将降压后的电力供应至辅助电池104。辅助电池104连接至车辆的各种类型的控制系统和其他附件，并且向其供应电力。辅助电池104的额定电压为12伏特，但不特别限于此。
33.在上述机电一体化单元10中，在壳体12的第一腔室r1中，第二马达20布置成使得其至少一部分位于第一马达18的上方。相应地，壳体12的第一腔室r1和第二腔室r2之间的分隔壁14w按照马达18、20的布局在位于第二马达20的上方的部分具有比该分隔壁14w的其他部分更朝向第二腔室r2侧凸出的凸出部14s。第二电路单元32b的至少一部分布置成在车辆的前后方向上或在车辆的左右方向上面向分隔壁14w的凸出部14s(以及布置在第一腔室r1中的第二马达20)。根据这种构造，第二电路单元32b的至少一部分可以布置在能够按照第一腔室r1中的第一马达18和第二马达20的布局形成在第二腔室r2中的额外空间中。结果，即使当第一腔室r1的上下方向尺寸由于在第一腔室r1中的两个马达18和20布局而增大时，机电一体化单元10在车辆的上下方向上的尺寸能够减小与相对于第二电路单元32b布置在能够按照第一马达18和第二马达20的布局形成的额外空间中的部分的尺寸相对应的量。
34.虽然以上详细描述了一些具体示例，但这些示例仅是示例性的，并不旨在限制权利要求的范围。在权利要求中限定的技术包括上述特定示例的各种修改和变更。在本说明书或附图中描述的技术元件单独或组合地表现出其技术有用性。

技术特征：
1.用于车辆的机电一体化单元，其特征在于，所述机电一体化单元包括：壳体，其包括第一腔室和在所述车辆的上下方向上位于所述第一腔室的上方的第二腔室；第一马达，其布置在所述第一腔室中；第二马达，其与所述第一马达一起沿所述车辆的前后方向布置在所述第一腔室中，所述第二马达的至少一部分在所述车辆的上下方向上位于所述第一马达的上方；至少一个齿轮机构，其布置在所述第一腔室中并且连接至所述第一马达或所述第二马达中的至少一者；以及电路单元，其布置在所述第二腔室中并且电连接至所述第一马达或所述第二马达中的至少一者，其中：所述壳体的所述第一腔室与所述第二腔室之间的分隔壁包括凸出部，所述凸出部从所述分隔壁的除了所述凸出部之外的部分朝向所述第二腔室凸出，所述凸出部在所述车辆的上下方向上位于所述第二马达的上方，并且所述电路单元的至少一部分在所述车辆的前后方向上或在所述车辆的左右方向上面向所述凸出部。2.根据权利要求1所述的机电一体化单元，其特征在于：所述电路单元包括第一电路单元和在所述车辆的上下方向上位于所述第一电路单元下方的第二电路单元；所述第一电路单元和所述第二电路单元二者均在所述车辆的上下方向上位于所述第一马达的正上方；并且所述第一电路单元在所述车辆的上下方向上位于所述第二马达的正上方，并且所述第二电路单元不位于所述第二马达的正上方。3.根据权利要求2所述的机电一体化单元，其特征在于：所述壳体包括在顶部具有开口的壳体本体以及附接至所述开口的盖板；所述第一电路单元固定至所述盖板；并且所述第二电路单元固定至所述壳体本体。4.根据权利要求2或3所述的机电一体化单元，其特征在于，所述第二电路单元包括降压转换器，所述降压转换器配置为对来自所述车辆的电源的直流电力进行降压并且配置为将所述直流电力供应至所述车辆的辅助电池。5.根据权利要求4所述的机电一体化单元，其特征在于：所述第二电路单元还包括电抗器；以及所述电抗器以及所述第一电路单元的至少一部分包括在电力控制电路中，所述电力控制电路配置为控制供应至所述第一马达或所述第二马达中的至少一者的电力。6.根据权利要求5所述的机电一体化单元，其特征在于：所述电力控制电路包括升压转换器，所述升压转换器配置为对来自所述车辆的所述电源的直流电力进行升压；并且所述电抗器包括在所述升压转换器中。7.根据权利要求6所述的机电一体化单元，其特征在于：所述电力控制电路还包括逆变器装置，所述逆变器装置配置为将来自所述升压转换器
的所述直流电力转换为交流电力；以及所述逆变器装置设置在所述第一电路单元中。8.根据权利要求7所述的机电一体化单元，其特征在于：所述逆变器装置包括第一逆变器和第二逆变器；并且所述第一逆变器电连接至所述第一马达，并且所述第二逆变器电连接至所述第二马达。9.根据权利要求5至8中任一项所述的机电一体化单元，其特征在于，所述电抗器在所述第二电路单元中在所述车辆的上下方向上位于所述降压转换器的下方。10.根据权利要求1至9中任一项所述的机电一体化单元，其特征在于，所述第一腔室构造成使得润滑油循环。

技术总结
用于车辆的机电一体化单元包括：壳体，其包括第一腔室和位于第一腔室上方的第二腔室；第一马达，其布置在第一腔室中；第二马达，其与第一马达一起沿前后方向布置在第一腔室中，第二马达的至少一部分位于第一马达的上方；以及电路单元，其布置在第二腔室中并且电连接至第一马达或第二马达中的至少一者。第一腔室和第二腔室之间的分隔壁包括凸出部，该凸出部从凸出部之外的部分朝向第二腔室凸出并且位于第二马达上方。电路单元的至少一部分在前后方向上或在左右方向上面向凸出部。上或在左右方向上面向凸出部。上或在左右方向上面向凸出部。


技术研发人员：奥田祐也 结城启介
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/8/24