CN112186978A - 驱动单元 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够小型化的驱动单元。驱动单元(30)具备：电动机(MOT)，其具有沿水平方向延伸的旋转轴(CL)；电动机壳体(40)，其收容电动机；以及电力变换装置(PDU)，其与电动机电连接，且将向电动机供给的电力及从电动机供给的电力进行变换。电力变换装置在前后方向上配置于前侧，在电力变换装置的上部以朝向水平方向的方式设置有DC连接器(51)，该DC连接器连接与电池(BAT)连接的DC线(31)。DC连接器具有与在电力变换装置PDU的内部配置的母线(53)连接的内部连接部(51a)。DC连接器构成为能够从电力变换装置的上方接触到内部连接部。

Description

驱动单元
技术领域
本发明涉及一种搭载于电动车辆等中的驱动单元。
背景技术
已知有利用旋转电机作为驱动源的混合动力车辆和电动车辆等车辆。在这种车辆中，与旋转电机一起搭载有电力变换装置，该电力变换装置与旋转电机电连接，且将向旋转电机供给的电力及从旋转电机供给的电力进行变换。以往，旋转电机和电力变换装置使用三相线来进行电连接，但近年来，已经尝试将旋转电机及电力变换装置直接固定而单元化。
例如，在专利文献1中提出了将电力变换装置直接固定到旋转电机的上方来作为驱动单元。然而，在专利文献1所记载的结构中，驱动单元的高度尺寸变大，布局的自由度降低。另一方面，在专利文献2中提出了在与旋转轴方向和上下方向这两者正交的正交方向上将电力变换装置直接固定在旋转电机的一方侧来作为驱动单元。
在先技术文献
专利文献1：国际公开第2016/121032号
专利文献2：美国专利申请公开第2018/0262089号说明书
在电力变换装置上设置有连接器部，该连接器部连接有与电池连接的DC线。连接器部具有与在电力变换装置的内部配置的导电构件连接的内部连接部，电力变换装置借助开关电路而将从DC线传输的直流电力变换为交流电力，或相反，借助开关电路而将从旋转电机传输的交流电力变换为直流电力。
在进行导电构件与内部连接部的连接作业时，通常使用扳手、螺丝刀等工具，在电力变换装置中需要插入工具的空间(以下，称为工具空间)。电力变换装置优选为小型化，当确保大的工具空间时阻碍电力变换装置的小型化。
发明内容
本发明提供一种能够小型化的驱动单元。
本发明的一种驱动单元，其具备：
旋转电机，其具有沿水平方向延伸的旋转轴；
旋转电机壳体，其收容所述旋转电机；以及
电力变换装置，其与所述旋转电机电连接，且将向所述旋转电机供给的电力及从所述旋转电机供给的电力进行变换，
所述电力变换装置在与旋转轴方向和上下方向这两者正交的正交方向上配置于所述旋转电机的一方侧，
其中，
在所述电力变换装置的上部以朝向所述水平方向的方式设置有第一连接器部，该第一连接器部连接与电池连接的电力线，
所述第一连接器部具有与在所述电力变换装置的内部配置的导电构件连接的内部连接部，
所述第一连接器部构成为能够从所述电力变换装置的上方接触到所述内部连接部。
发明效果
根据本发明，无需在电力变换装置的内部确保大的工具空间，能够使电力变换装置小型化。
附图说明
图1是表示能够搭载本发明的一实施方式的驱动单元的车辆的整体结构的概略侧视图。
图2是表示图1的车辆的底板结构的俯视图。
图3是本发明的一实施方式的驱动单元的整体立体图。
图4是从前方观察图3的驱动单元的图。
图5是从上方观察图3的驱动单元的主要部分放大图。
附图标记说明：
30 驱动单元；
31 DC线(电力线)；
40 电动机壳体(旋转电机壳体)；
50U 上表面；
50F 前表面；
50R 右侧表面(第一端部)；
50L 左侧表面(第二端部)；
51 DC连接器(第一连接器部)；
51a 内部连接部；
51b 端子部(连接部)；
53 母线(导电构件)；
55 开口部；
57 盖体；
62 装置侧传感器连接器(第二连接器部)；
503 右下侧侧表面(下侧侧表面)；
504 右上侧侧表面(上侧侧表面)；
505 台阶面；
BAT 电池；
CL 旋转轴；
MOT 电动机(旋转电机)；
PDU 电力变换装置。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的一实施方式的驱动单元及搭载了驱动单元的一实施方式的车辆进行说明。需要说明的是，在以下说明中，前后、左右、上下根据从车辆的驾驶员观察的方向进行记载，另外，附图中，将车辆的前方示为Fr，将后方示为Rr，将左侧示为L，将右侧示为R，将上方示为U，将下方示为D。
[车辆]
如图1及图2所示，车辆1通过地板2和前围板3划分形成为车室4及行李室5、和其前方的前室6。在车室4设置有前部座位7及后部座位8。在前室6设置有发动机ENG来作为驱动左右前轮FW的驱动源，且在行李室5的下方设置有驱动单元30，该驱动单元30收容电动机MOT来作为驱动左右后轮RW的驱动源。即，车辆1是将发动机ENG及电动机MOT这两者作为驱动源的所谓的混合动力车辆。
在车室4的下方配置有电池BAT及燃料箱9。电池BAT与驱动单元30借助DC线31连接，且发动机ENG与燃料箱9借助未图示的燃料配管连接。
车架10具备在前后方向上延伸设置的左右一对侧框架11、12、在车宽方向(以下还称为左右方向)上延伸设置且连结侧框架11、12之间的多个横梁13、以及支承驱动单元30且俯视下大致矩形形状的副框架14。
[驱动单元]
如图3所示，驱动单元30具备电动机MOT、与电动机MOT电连接且将向电动机MOT供给的电力及从电动机MOT供给的电力进行变换的电力变换装置PDU、以及将电动机MOT的动力传递至后轮RW的动力传递机构TM。电力变换装置PDU例如是逆变器。
电动机MOT具有大致圆筒形状，旋转轴CL在车宽方向上大致水平延伸。旋转轴CL是电动机MOT的旋转轴心。动力传递机构TM以输出轴的轴心与电动机MOT的旋转轴CL同轴的方式在车宽方向上与电动机MOT排列配置。在本实施方式中，电动机MOT及动力传递机构TM在车宽方向上以电动机MOT成为左侧且动力传递机构TM成为右侧的方式排列配置。
电力变换装置PDU在车辆1的前后方向上与电动机MOT及动力传递机构TM的前方相邻地配置。电力变换装置PDU位于电动机MOT及动力传递机构TM与车室4之间(参照图1)。即，在本实施方式中，电力变换装置PDU位于电动机MOT及动力传递机构TM的前方。因此，在车辆1的后部碰撞时，在驱动单元30中，冲击被输入到位于比电力变换装置PDU靠后方的位置的电动机MOT及动力传递机构TM。由此，能够避免因车辆1的后部碰撞时引起的冲击直接输入到电力变换装置PDU。
电力变换装置PDU具有电力变换装置壳体50。电力变换装置壳体50具有大致长方体形状，且具有前表面50F、后表面50B、左侧表面50L、右侧表面50R、上表面50U及下表面50D。电力变换装置壳体50以电力变换装置壳体50的后表面50B与电动机壳体40的前表面40F对置的方式被固定于电动机壳体40。
[DC连接器]
如图3～图5所示，在电力变换装置壳体50的上部以朝向水平方向的方式设置有连接DC线31的DC连接器51。电力变换装置壳体50的上部是指在上下方向上位于比电力变换装置壳体50的中央靠上方的位置。另外，DC连接器51朝向水平方向是指从水平方向连接DC线31。当具体地进行说明时，在电力变换装置壳体50的右侧表面50R中，在上方以朝向右斜前方的方式设置有DC连接器51，在下方设置有低电压连接器52。图5中，附图标记32是与低电压连接器52连接的低电压线。
当参照图4更具体地进行说明时，在电力变换装置PDU的电力变换装置壳体50中，当从前后方向观察时，右上端部502在左右方向上位于比右下端部501靠左侧的位置。而且，在电力变换装置壳体50的右侧表面50R上设置有：右下侧侧表面503，其从电力变换装置壳体50的右下端部501向上方延伸；右上侧侧表面504，其从电力变换装置壳体50的右上端部502向下方延伸，且在左右方向上位于比右下侧侧表面503靠左侧的位置；以及台阶面505，其在左右方向上连结右下侧侧表面503的上端部和右上侧侧表面504的下端部。而且，在右上侧侧表面504配置有DC连接器51，在右下侧侧表面503配置有低电压连接器52。
DC连接器51位于比电力变换装置PDU的上表面50U靠下方且在左右方向上比右下侧侧表面503靠左侧的位置。由此，能够防止DC连接器51在上下方向及左右方向(旋转轴方向)上比电力变换装置PDU靠外侧露出。
如图5所示，配置在右上侧侧表面504上的DC连接器51配置成从上方观察时从电力变换装置PDU向右斜前方突出。即，DC连接器51配置成随着在左右方向(旋转轴方向)上趋向远离电力变换装置PDU的方向而在前后方向上向远离电动机MOT的方向倾斜规定角度而从电力变换装置PDU突出。因此，当将DC线31连接至DC连接器51时，能够增大在前后方向上DC连接器51的前端与电动机壳体40之间的空间，因此容易确保作业空间且提高维护性。
另外，DC连接器51在前后方向上配置在比电力变换装置PDU的前表面50F靠后方、即电动机MOT侧的位置。由此，能够防止DC连接器51在前后方向上比电力变换装置PDU靠外侧露出。
另外，DC连接器51具有与在电力变换装置PDU的内部配置的母线53连接的内部连接部51a，且借助母线53与在电力变换装置PDU的内部配置的开关电路连接。DC连接器51构成为能够从电力变换装置的上表面侧接触到(access)内部连接部51a。当具体地进行说明时，DC连接器51构成为能够从在电力变换装置PDU的上表面50U设置的开口部55接触到内部连接部51a。
在内部连接部51a设置有两个端子部51b，且从上方观察时，这两个端子部51b在开口部55的内侧排列配置。因此，DC连接器51的内部连接部51a与母线53的连接作业通过借助开口部55而从上方插入工具，且用螺栓将母线53分别与两个端子部51b一起紧固来进行。由此，内部连接部51a与母线53电连接。当欲从左右方向或前后方向插入工具时，需要沿着工具的插入方向在电力变换装置PDU的内部确保工具的插入空间，但在相对于以朝向水平方向的方式在电力变换装置壳体50的上部设置的DC连接器51的内部连接部51a，从上方插入工具的情况下，不需要沿着工具的插入方向的工具的插入空间。因此，能够在内部连接部51a的周围配设其他电气部件等，能够使电力变换装置PDU小型化。尤其，能够在内部连接部51a的背面区域Z配置其他电气部件等。
这样，由于DC连接器51构成为能够从电力变换装置PDU的上方接触到内部连接部51a，因此只要在电力变换装置PDU的上方，换言之，在电力变换装置PDU的外部有工具空间即可。因此，无需在电力变换装置PDU的内部确保大的工具空间，能够使电力变换装置PDU小型化。
在进行DC连接器51的内部连接部51a与母线53的连接作业后，开口部55通过焊接等被盖体57封闭。需要说明的是，并不限于焊接，也可以通过螺栓紧固等以拆装自如的方式被封闭。通过从开口部55进行DC连接器51的内部连接部51a与母线53的连接作业之后，用盖体57封闭开口部55，能够禁止错误地接触到电力变换装置PDU的内部。
[装置侧传感器连接器]
如图3及图5所示，驱动单元30具备将在电动机MOT上设置的传感器与电力变换装置PDU进行电连接的传感器连接部60。将传感器与电力变换装置PDU进行电连接是指能够以将来自传感器的信号输入到电力变换装置PDU的方式被连接。传感器连接部60具有在电动机壳体40上设置的电动机侧传感器连接器61、在电力变换装置壳体50上设置的装置侧传感器连接器62、以及将电动机侧传感器连接器61与装置侧传感器连接器62进行电连接的信号线63。电动机侧传感器连接器61与在电动机MOT上设置的传感器(未图示)电连接。关于该传感器，只要是能够检测电动机MOT的状态的传感器即可，并无特别限定，例如是检测电动机MOT的旋转状态的分解器、以及检测电动机MOT的温度的热敏电阻。
装置侧传感器连接器62配置于电力变换装置壳体50的中央附近。换言之，装置侧传感器连接器62配置于比DC连接器51靠左方的位置。如上所述，在电力变换装置壳体50的右侧表面50R上设置的DC连接器51构成为能够从电力变换装置PDU的上表面50U侧接触到内部连接部51a，因此能够有效地应用比DC连接器51靠左方的空间(上述的背面区域Z)。因此，能够利用该空间来配置与装置侧传感器连接器62相关的部件，该装置侧传感器连接器62与在旋转电机上设置的传感器电连接。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够适当进行变形、改良等。
例如，在上述实施方式中，例示了以发动机ENG及电动机MOT为驱动源的混合动力车辆，但也可以是仅以电动机MOT为驱动源的电动车辆。
另外，在上述实施方式中，将收容电动机MOT的驱动单元30配置在车辆1的后部，但也可以将驱动单元30配置于前室6，且将电动机MOT用作对左右前轮FW进行驱动的驱动源。
另外，在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括弧内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。
(1)一种驱动单元(驱动单元30)，其具备：
旋转电机(电动机MOT)，其具有沿水平方向延伸的旋转轴(旋转轴CL)；
旋转电机壳体(电动机壳体40)，其收容所述旋转电机；以及
电力变换装置(电力变换装置PDU)，其与所述旋转电机电连接，且将向所述旋转电机供给的电力及从所述旋转电机供给的电力进行变换，
所述电力变换装置在与旋转轴方向和上下方向这两者正交的正交方向(前后方向)上配置于所述旋转电机的一方侧(前侧)，
其中，
在所述电力变换装置的上部以朝向所述水平方向的方式设置有第一连接器部(DC连接器51)，该第一连接器部(DC连接器51)连接与电池(电池BAT)连接的电力线(DC线31)，
所述第一连接器部具有与在所述电力变换装置的内部配置的导电构件(母线53)连接的内部连接部(内部连接部51a)，
所述第一连接器部构成为能够从所述电力变换装置的上方接触到所述内部连接部。
根据(1)，由于第一连接器部构成为能够从电力变换装置的上方接触到内部连接部，因此只要在电力变换装置的上方有工具空间即可。因此，无需在电力变换装置的内部确保大的工具空间，能够使电力变换装置小型化。
(2)根据(1)所述的驱动单元，其中，
所述第一连接器部构成为能够从在所述电力变换装置的上表面(上表面50U)上设置的开口部(开口部55)接触到所述内部连接部，
所述开口部被盖体(盖体57)封闭。
根据(2)，第一连接器部构成为能够从在电力变换装置的上表面上设置的开口部接触到内部连接部，在进行导电构件与内部连接部的连接作业后，开口部被盖体封闭。由此，通过在从开口部进行第一连接器部的内部连接部与导电构件的连接作业之后，用盖体封闭开口部，能够禁止错误地接触到电力变换装置的内部。
(3)根据(2)所述的驱动单元，其中，
在所述内部连接部上设置有多个连接部(端子部51b)，
从上方观察时，所述多个连接部在所述开口部的内侧排列配置。
根据(3)，由于从上方观察时，多个连接部在开口部的内侧排列配置，因此容易进行导电构件与内部连接部的连接作业。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的驱动单元，其中，
所述电力变换装置中，在所述旋转轴方向上设置有第一端部(右侧表面50R)和第二端部(左侧表面50L)，
所述第一连接器部设置于所述电力变换装置的所述第一端部侧，
在比所述第一连接器部靠所述第二端部侧的位置设置有第二连接器部(装置侧传感器连接器62)，该第二连接器部(装置侧传感器连接器62)与在所述旋转电机上设置的传感器电连接。
根据(4)，在电力变换装置的第一端部侧上设置的第一连接器部构成为能够从电力变换装置的上表面侧接触到内部连接部，因此能够有效地应用比第一连接器部靠第二端部侧的空间。因此，能够利用该空间来配置与第二连接器部相关的部件，该第二连接器部与在旋转电机上设置的传感器电连接。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的驱动单元，其中，
所述第一连接器部位于比所述电力变换装置的上表面(上表面50U)靠下方的位置。
根据(5)，由于第一连接器部位于比电力变换装置的上表面靠下方的位置，因此防止第一连接器部向上方露出。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的驱动单元，其中，
所述第一连接器部在所述正交方向上位于比所述电力变换装置的与所述旋转电机壳体相反的一侧的面(前表面50F)靠所述旋转电机壳体侧(后侧)的位置。
根据(6)，由于第一连接器部在正交方向上位于比电力变换装置的与旋转电机壳体相反的一侧的面靠旋转电机壳体侧的位置，因此防止第一连接器部在正交方向上比电力变换装置靠外侧露出。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的驱动单元，其中，
所述电力变换装置中，在所述旋转轴方向上设置有第一端部(右侧表面50R)和第二端部(左侧表面50L)，
从所述正交方向观察时，
在所述电力变换装置的所述第一端部侧上设置有：下侧侧表面(右下侧侧表面503)、位于比所述下侧侧表面靠所述第二端部侧的位置的上侧侧表面(右上侧侧表面504)、以及在所述旋转轴方向上连结所述下侧侧表面的上端部与所述上侧侧表面的下端部的台阶面(台阶面505)，
所述第一连接器部配置于所述上侧侧表面，且在所述旋转轴方向上位于比所述下侧侧表面靠所述第二端部侧的位置。
根据(7)，第一连接器部配置于上侧侧表面，且位于比下侧侧表面靠内侧的位置，因此防止第一连接器部在旋转轴方向上比电力变换装置靠外侧露出。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的驱动单元，其中，
所述电力变换装置中，在所述旋转轴方向上设置有第一端部(右侧表面50R)和第二端部(左侧表面50L)，
所述第一连接器部设置于所述第一端部侧，且从上方观察时配置为随着在所述旋转轴方向上趋向远离所述电力变换装置的方向(右方)而在所述正交方向上向远离所述旋转电机的方向(前方)倾斜规定角度而从所述电力变换装置突出。
根据(8)，从上方观察时，第一连接器从上方观察时配置为随着在旋转轴方向上趋向远离电力变换装置的方向而在正交方向上向远离旋转电机的方向倾斜规定角度而从电力变换装置突出，因此容易确保作业空间，且提高维护性。

Claims (8)

1.一种驱动单元，其具备：
旋转电机，其具有沿水平方向延伸的旋转轴；
旋转电机壳体，其收容所述旋转电机；以及
电力变换装置，其与所述旋转电机电连接，且将向所述旋转电机供给的电力及从所述旋转电机供给的电力进行变换，
所述电力变换装置在与旋转轴方向和上下方向这两者正交的正交方向上配置于所述旋转电机的一方侧，
其中，
在所述电力变换装置的上部以朝向所述水平方向的方式设置有第一连接器部，该第一连接器部连接与电池连接的电力线，
所述第一连接器部具有与在所述电力变换装置的内部配置的导电构件连接的内部连接部，
所述第一连接器部构成为能够从所述电力变换装置的上方接触到所述内部连接部。
2.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，
所述第一连接器部构成为能够从在所述电力变换装置的上表面上设置的开口部接触到所述内部连接部，
所述开口部被盖体封闭。
3.根据权利要求2所述的驱动单元，其中，
在所述内部连接部上设置有多个连接部，
从上方观察时，所述多个连接部在所述开口部的内侧排列配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动单元，其中，
所述电力变换装置中，在所述旋转轴方向上设置有第一端部和第二端部，
所述第一连接器部设置于所述电力变换装置的所述第一端部侧，
在比所述第一连接器部靠所述第二端部侧的位置设置有第二连接器部，该第二连接器部与在所述旋转电机上设置的传感器电连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动单元，其中，
所述第一连接器部位于比所述电力变换装置的上表面靠下方的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动单元，其中，
所述第一连接器部在所述正交方向上位于比所述电力变换装置的与所述旋转电机壳体相反的一侧的面靠所述旋转电机壳体侧的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动单元，其中，
所述电力变换装置中，在所述旋转轴方向上设置有第一端部和第二端部，
从所述正交方向观察时，
在所述电力变换装置的所述第一端部侧上设置有：下侧侧表面、位于比所述下侧侧表面靠所述第二端部侧的位置的上侧侧表面、以及在所述旋转轴方向上连结所述下侧侧表面的上端部与所述上侧侧表面的下端部的台阶面，
所述第一连接器部配置于所述上侧侧表面，且在所述旋转轴方向上位于比所述下侧侧表面靠所述第二端部侧的位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动单元，其中，
所述电力变换装置中，在所述旋转轴方向上设置有第一端部和第二端部，
所述第一连接器部设置于所述第一端部侧，且从上方观察时配置为随着在所述旋转轴方向上趋向远离所述电力变换装置的方向而在所述正交方向上向远离所述旋转电机的方向倾斜规定角度而从所述电力变换装置突出。
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