JP2022094026A - 回転電機ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】配置効率を向上させることができる回転電機ユニットを提供する。【解決手段】回転電機ユニット１０は、第１回転電機２及び第２回転電機３と、電力制御ユニット４と、駆動軸４１と、動力伝達部４２とを備える。第１回転電機２及び第２回転電機３は、相互に平行な各回転軸２ａ，３ａを有する。第１回転電機２及び第２回転電機３は、各回転軸２ａ，３ａの軸方向に直交する車両１の前後方向に沿って配置される。電力制御ユニット４は、各回転軸２ａ，３ａの軸方向に直交する車両１の上下方向にて第１回転電機２及び第２回転電機３の下方に配置される。駆動軸４１は、第１回転電機２の下方及び電力制御ユニット４の後方に配置される。各回転軸２ａ，３ａと駆動軸４１との間で動力を伝達する動力伝達部４２は、各回転電機２，３及び電力制御ユニット４の右方側に配置される。電力制御ユニット４の外形の最も長い方向は車両１の前後方向に平行である。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機ユニットに関する。
従来、例えば、同一軸に沿って配置される２つの回転電機、ギヤ類及びリアクトルを備える回転電機ユニットと、回転電機ユニットの回転軸からずれて配置されるドライブシャフトとを搭載する車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機ユニットは、車両上下方向の下部に配置される素子モジュールと、車両上下方向の上部に配置される直流電力用コネクタとを備える。
従来、例えば、同一軸に沿って配置される２つの回転電機と、２つの回転電機の回転軸からずれて配置されるギヤ類及びドライブシャフトと、２つの回転電機に接続される２つの分割されたインバータとを備える車両用駆動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この車両用駆動装置の２つのインバータは、車両上下方向での２つの回転電機の下方に配置され、２つの回転電機の回転軸の軸方向の一方側で２つの回転電機に接続されている。
特開２００８－１９３８６３号公報 特開２００８－３０１５６２号公報
ところで、上記した従来技術の車両のように、回転電機ユニット及びドライブシャフトの各軸方向から見て回転電機ユニットとドライブシャフトとがずれて配置されていることによって、車両上下方向でのドライブシャフトの周辺に余剰スペースが生じ、レイアウトの効率が低下するおそれがある。また、車両上下方向の下部の素子モジュールに対して車両上下方向の上部に直流電力用コネクタが配置されているので、直流電力用コネクタに接続される配線の長さが増大するという問題が生じる。
また、上記した従来技術の駆動装置のように、２つのインバータが分割されて配置される場合、装置構成が大型化するという問題が生じる。同一軸に沿って配置される２つの回転電機は、軸方向の一方側で２つのインバータに接続されるので、２つの回転電機と２つのインバータとを接続する配線が長くなるとともに組立工数が増大するおそれがある。また、２つのインバータの表面のうち最も大きい面が車両上下方向で２つのモータに向かい合っている場合、車両左右方向から見て２つのモータ及びインバータとギヤ類及びドライブシャフトとの重なり合う領域が小さく、レイアウトの効率が低下するおそれがある。
本発明は、配置効率を向上させることができる回転電機ユニットを提供することを目的とする。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る回転電機ユニット（例えば、実施形態での回転電機ユニット１０）は、相互に平行な回転軸（例えば、実施形態での回転軸２ａ，３ａ）を有するとともに各前記回転軸に平行な軸方向に直交する第１方向（例えば、実施形態での車両１の前後方向）に沿って配置される複数の回転電機（例えば、実施形態での第１回転電機２及び第２回転電機３）と、前記複数の回転電機の各々の電力授受を制御するとともに、前記軸方向及び前記第１方向に直交する第２方向（例えば、実施形態での車両１の上下方向）にて前記複数の回転電機に対する一方側（例えば、実施形態での下方）に配置される電力制御ユニット（例えば、実施形態での電力制御ユニット４）と、前記軸方向に平行であるとともに、前記第２方向にて前記複数の回転電機のいずれかに対する前記一方側に配置及び前記第１方向にて前記電力制御ユニットに対する一方側（例えば、実施形態での後方）に配置される駆動軸（例えば、実施形態での駆動軸４１）と、前記複数の回転電機の各前記回転軸と前記駆動軸との間で動力を伝達するとともに、前記軸方向にて前記複数の回転電機及び前記電力制御ユニットに対する一方側（例えば、実施形態での車両１の左右方向の右方側）に配置される動力伝達部（例えば、実施形態での動力伝達部４２）とを備え、前記電力制御ユニットの外形の最も長い方向は前記第１方向に平行である。
（２）上記（１）に記載の回転電機ユニットは、前記第１方向の前記一方側で前記電力制御ユニットに接続されるとともに、前記第２方向にて前記駆動軸に対する前記一方側に配置される電線（例えば、実施形態での直流ケーブル６１）を備えてもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の回転電機ユニットは、前記複数の回転電機の各々と前記電力制御ユニットとを前記軸方向の一方側（例えば、実施形態での車両１の左右方向の左方側）で接続する接続部（例えば、実施形態での３相コネクタ２８ａ，２８ｂ）を備えてもよい。
（４）上記（３）に記載の回転電機ユニットでは、前記電力制御ユニットの外形の最も大きい面（例えば、実施形態での面４Ａ）は前記軸方向に直交してもよい。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の回転電機ユニットは、前記電力制御ユニットは、複数の電力用半導体素子（例えば、実施形態での各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ及び各還流ダイオード）を有する第１モジュール（例えば、実施形態での第１モジュール４３）と、前記第１モジュールに接続される少なくとも１つのキャパシタ（例えば、実施形態での第１平滑コンデンサ２４、第２平滑コンデンサ２５及び２つのコンデンサ２７ａ）を有する第２モジュール（例えば、実施形態での第２モジュール４４）とを備え、前記第２モジュールは、前記第２方向にて前記第１モジュールに対する前記一方側に配置されてもよい。
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の回転電機ユニットでは、前記回転電機ユニットは車両（例えば、実施形態での車両１）に搭載され、前記軸方向は前記車両の左右方向に平行であり、前記第１方向は前記車両の前後方向に平行であり、前記第２方向は前記車両の上下方向に平行であってもよい。
上記（１）によれば、第１方向に配列される複数の回転電機に対して第２方向の一方側に電力制御ユニット及び駆動軸が配置されるとともに、電力制御ユニットの外形の最も長い方向が第１方向に平行であることによって、複数の回転電機、電力制御ユニット及び駆動軸をコンパクトに配置することができる。さらに、複数の回転電機の各回転軸の軸方向にて複数の回転電機及び電力制御ユニットに対する一方側に動力伝達部が配置されることによって、例えば第１方向又は第２方向に沿って動力伝達部が配置される場合に比べて、回転電機ユニットの配置効率を向上させることができる。
上記（２）の場合、第１方向の一方側で電力制御ユニットに接続されるとともに、第２方向にて駆動軸に対する一方側に配置される電線を備えることによって、電線の通線形路が増大することを抑制することができる。第１方向にて電線が動力伝達部と干渉しないことによって、例えば動力伝達部が第１方向に変位する可能性がある場合であっても動力伝達部による電線の損傷を抑制することができる。
上記（３）の場合、複数の回転電機の各々と電力制御ユニットとを軸方向の一方側で接続する接続部を備えることによって、複数の回転電機の各々と電力制御ユニットとの接続に要する長さが増大することを抑制することができ、例えば接続用の特別な延長部材等を必要とせずに、接続に要する構成及び組立工程を簡略化することができる。
上記（４）の場合、電力制御ユニットの外形の最も大きい面は軸方向に直交することによって、軸方向から見て電力制御ユニットと動力伝達部との重なり合う領域を増大させることができ、回転電機ユニットの配置効率を向上させることができる。
上記（５）の場合、第２方向にて複数の回転電機と第２モジュールとの間に第１モジュールが配置されることによって、複数の回転電機から発生する熱が第２モジュールに伝達されることを抑制することができる。
上記（６）の場合、複数の回転電機の各回転軸の軸方向、第１方向及び第２方向は、順次に、車両の左右方向、前後方向及び上下方向に平行であることによって、例えば車両の衝突時等にて複数の回転電機及び動力伝達部が第１方向に変位する可能性がある場合であっても、複数の回転電機及び動力伝達部による電力制御ユニットの破損を抑制することができる。
本発明の実施形態での回転電機ユニットを搭載する車両の一部の構成図。 本発明の実施形態での回転電機ユニットを搭載する車両の構成図。 本発明の実施形態での回転電機ユニットを車両の左右方向から見た構成図。 本発明の実施形態での回転電機ユニットを車両の前後方向から見た構成図。 本発明の実施形態での回転電機ユニットを車両の前後方向から見た分解図。
以下、本発明の実施形態に係る回転電機ユニット１０について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態での回転電機ユニット１０を搭載する車両１の一部の構成を示す図である。図２は、実施形態での回転電機ユニット１０を搭載する車両１の構成図である。
以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば図１に示すように、Ｚ軸方向は車両１の上下方向に平行であり、Ｘ軸方向は車両１の左右方向に平行であり、Ｙ軸方向は車両１の前後方向に平行である。Ｚ軸方向の正方向は車両１の上下方向の上方向に平行である。Ｘ軸方向の正方向は車両１の左右方向の左方向に平行である。Ｙ軸方向の正方向は車両１の前後方向の後方向に平行である。
＜車両＞
本実施形態による回転電機ユニット１０は、例えば、電動車両等の車両１に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両及び燃料電池車両等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を動力源として駆動する。
図２に示すように、車両１は、例えば、第１回転電機２及び第２回転電機３と、電力制御ユニット４と、バッテリ５と、電子制御ユニット６と、ゲートドライブユニット７とを備える。
第１回転電機２は、例えば、車両１の走行駆動用であって、バッテリ５から電力制御ユニット４を介して供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。なお、第１回転電機２は、車輪側から回転軸に入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。
第２回転電機３は、例えば、車両１の発電用であって、回転軸に入力される回転動力によって発電電力を発生させる。第２回転電機３は、例えば、内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電する。第２回転電機３は、例えば、車輪に連結可能である場合、車輪側から回転軸に入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させる。なお、第２回転電機３は、車輪に連結可能である場合、バッテリ５から電力制御ユニット４を介して供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させてもよい。
例えば、第１回転電機２及び第２回転電機３の各々は、３相交流のブラシレスＤＣモータである。３相は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相である。各回転電機２，３は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させる３相のステータ巻線を有する固定子とを備える。３相のステータ巻線は、電力制御ユニット４に接続されている。
電力制御ユニット４は、例えば、第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２と、第３電力変換部２３と、第１平滑コンデンサ２４及び第２平滑コンデンサ２５と、抵抗器２６と、ノイズフィルタ２７とを備える。
第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２は、例えば、直流と交流との電力変換を行うインバータ等の同一の回路を備える。第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２の各々は、正極端子及び負極端子と、３相のＵ相端子、Ｖ相端子及びＷ相端子とを備える。
第１電力変換部２１の正極端子Ｐａ及び第２電力変換部２２の正極端子Ｐｂは、第３電力変換部２３の第２正極端子Ｐ２に接続されている。第１電力変換部２１の負極端子Ｎａ及び第２電力変換部２２の負極端子Ｎｂは、第３電力変換部２３の第２負極端子Ｎ２に接続されている。
第１電力変換部２１の３相の各相端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａは、３相コネクタ２８ａを介して、第１回転電機２の３相の各ステータ巻線の端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に接続されている。第２電力変換部２２の３相の各相端子Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂは、３相コネクタ２８ｂを介して、第２回転電機３の３相の各ステータ巻線の端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に接続されている。
第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２の各々は、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタである。整流素子は、各トランジスタに並列に接続されるダイオードである。
ブリッジ回路は、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＵ相トランジスタＵＨ，ＵＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＶ相トランジスタＶＨ，ＶＬと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームＷ相トランジスタＷＨ，ＷＬとを備える。ブリッジ回路は、各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に接続される還流ダイオードを備える。
ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのコレクタは、正極端子（正極端子Ｐａ又は正極端子Ｐｂ）に接続されている。ローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのエミッタは、負極端子（負極端子Ｎａ又は負極端子Ｎｂ）に接続されている。３相の各相において、ハイサイドアームの各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨのエミッタとローサイドアームの各トランジスタＵＬ，ＶＬ，ＷＬのコレクタとは、３相の各相端子（各相端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ又は各相端子Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ）に接続されている。
第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２の各々は、第１回転電機２及び第２回転電機３の各々の動作を制御する。各電力変換部２１，２２は、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。
各電力変換部２１，２２は、例えば各回転電機２，３の力行時には、各正極端子Ｐａ，Ｐｂ及び各負極端子Ｎａ，Ｎｂから入力される直流電力を３相交流電力に変換して各回転電機２，３に供給する。各電力変換部２１，２２は、各回転電機２，３の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることによって回転駆動力を発生させる。
各電力変換部２１，２２は、例えば各回転電機２，３の回生時には、各回転電機２，３の回転に同期がとられた各相のトランジスタ対のオン（導通）／オフ（遮断）駆動によって、３相の各相端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ，Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂから入力される３相交流電力を直流電力に変換する。各電力変換部２１，２３は、３相交流電力から変換された直流電力を、第３電力変換部２３を介してバッテリ５に供給することが可能である。
第３電力変換部２３は、例えば、昇圧及び降圧の双方向の電力変換を行うＤＣ－ＤＣコンバータ等を備える。第３電力変換部２３は、第１正極端子Ｐ１及び第１負極端子Ｎ１と、第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２とを備える。
第３電力変換部２３の第１正極端子Ｐ１及び第１負極端子Ｎ１は、バッテリ５の正極端子ＢＰ及び負極端子ＢＮに接続されている。第３電力変換部２３の第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２は、各電力変換部２１，２２の正極端子Ｐａ，Ｐｂ及び負極端子Ｎａ，Ｎｂに接続されている。
第３電力変換部２３は、例えば、対を成すローサイドアーム及びハイサイドアームのスイッチング素子及び整流素子と、リアクトルとを備える。スイッチング素子は、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。対を成すローサイドアーム及びハイサイドアームのスイッチング素子は、ローサイドアームの第１トランジスタＳ１及びハイサイドアームの第２トランジスタＳ２である。整流素子は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々のコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。リアクトルは、チョークコイルＬである。
ローサイドアームの第１トランジスタＳ１のエミッタは、第１負極端子Ｎ１及び第２負極端子Ｎ２に接続されている。ハイサイドアームの第２トランジスタＳ２のコレクタは、第２正極端子Ｐ２に接続されている。第１トランジスタＳ１のコレクタと第２トランジスタＳ２のエミッタとは、チョークコイルＬの両端の第１端に接続されている。チョークコイルＬの両端の第２端は第１正極端子Ｐ１に接続されている。
第３電力変換部２３は、各トランジスタＳ１，Ｓ２のゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各トランジスタＳ１，Ｓ２のオン（導通）／オフ（遮断）を切り替える。
第３電力変換部２３は、昇圧時において、バッテリ５から第１正極端子Ｐ１及び第１負極端子Ｎ１に入力される電力を昇圧して、昇圧後の電力を第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２から出力する。第３電力変換部２３は、ハイサイドアームの第２トランジスタＳ２のオフ（遮断）及びローサイドアームの第１トランジスタＳ１のオン（導通）時にリアクトル（チョークコイルＬ）の直流励磁によって磁気エネルギーを蓄積する。第３電力変換部２３は、ハイサイドアームの第２トランジスタＳ２のオン（導通）及びローサイドアームの第１トランジスタＳ１のオフ（遮断）時にリアクトル（チョークコイルＬ）の磁気エネルギーによって発生する誘導電圧と第１正極端子Ｐ１及び第１負極端子Ｎ１に印加される電圧との重畳によって、第１正極端子Ｐ１及び第１負極端子Ｎ１よりも高い電圧を第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２に発生させる。
第３電力変換部２３は、降圧時において、第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２から入力される電力を降圧して、降圧後の電力を第１正極端子Ｐ１及び第１負極端子Ｎ１からバッテリ５へと出力する。第３電力変換部２３は、ハイサイドアームの第２トランジスタＳ２のオン（導通）及びローサイドアームの第１トランジスタＳ１のオフ（遮断）時にリアクトル（チョークコイルＬ）の直流励磁によって磁気エネルギーを蓄積する。第３電力変換部２３は、ハイサイドアームの第２トランジスタＳ２のオフ（遮断）及びローサイドアームの第１トランジスタＳ１のオン（導通）時にリアクトル（チョークコイルＬ）の磁気エネルギーによって発生する誘導電圧の降圧によって、第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２よりも低い電圧を第１正極端子Ｐ１及び第１負極端子Ｎ１に発生させる。
第１平滑コンデンサ（第１平滑キャパシタ）２４は、第３電力変換部２３の第１正極端子Ｐ１と第１負極端子Ｎ１との間に接続されている。第１平滑コンデンサ２４は、バッテリ５に並列に接続されている。第１平滑コンデンサ２４は、第３電力変換部２３の降圧時における第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
第２平滑コンデンサ（第２平滑キャパシタ）２５は、第３電力変換部２３の第２正極端子Ｐ２と第２負極端子Ｎ２との間に接続されている。第２平滑コンデンサ２５は、第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２の各々の各トランジスタＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬのオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。第２平滑コンデンサ２５は、第３電力変換部２３の昇圧時における第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２のオン／オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
抵抗器２６は、第１電力変換部２１の正極端子Ｐａ及び負極端子Ｎａ間、第２電力変換部２２の正極端子Ｐｂ及び負極端子Ｎｂ間並びに第３電力変換部２３の第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２間に接続されている。
ノイズフィルタ２７は、第１電力変換部２１の正極端子Ｐａ及び負極端子Ｎａ間、第２電力変換部２２の正極端子Ｐｂ及び負極端子Ｎｂ間並びに第３電力変換部２３の第２正極端子Ｐ２及び第２負極端子Ｎ２間に接続されている。ノイズフィルタ２７は、直列に接続される２つのコンデンサ（キャパシタ）２７ａを備える。２つのコンデンサ２７ａの接続点は、車両１のボディグラウンド等に接続されている。
バッテリ５は、例えば、車両１の動力源である高圧のバッテリである。バッテリ５は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールとを備える。バッテリモジュールは、直列又は並列に接続される複数のバッテリセルを備える。
バッテリ５は、第３電力変換部２３の第１正極端子Ｐ１に接続される正極端子ＢＰ及び第１負極端子Ｎ１に接続される負極端子ＢＮを備える。バッテリ５の正極端子ＢＰ及び負極端子ＢＮは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端及び負極端に接続されている。
電子制御ユニット６は、第１回転電機２及び第２回転電機３の各々の動作を制御する。例えば、電子制御ユニット６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵ等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマー等の電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。なお、電子制御ユニット６の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路であってもよい。
例えば、電子制御ユニット６は、第１回転電機２の電流検出値と、第１回転電機２のトルク指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット７に入力する制御信号を生成する。
例えば、電子制御ユニット６は、第２回転電機３の電流検出値と、第２回転電機３の回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット７入力する制御信号を生成する。
制御信号は、第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬをオン（導通）／オフ（遮断）駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号等である。
電子制御ユニット６は、第３電力変換部２３の昇圧及び降圧の双方向の電力変換を制御する。例えば、電子制御ユニット６は、第３電力変換部２３の昇圧時における昇圧電圧指令又は第３電力変換部２３の降圧時における降圧電圧指令に応じた電流目標値を用いて、ゲートドライブユニット７に入力する制御信号を生成する。制御信号は、第３電力変換部２３の各トランジスタＳ１，Ｓ２をオン（導通）／オフ（遮断）駆動するタイミングを示す信号である。
ゲートドライブユニット７は、電子制御ユニット６から受け取る制御信号に基づいて、第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２の各々の各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬを実際にオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲート信号は、制御信号の増幅及びレベルシフト等によって生成される。
ゲートドライブユニット７は、第３電力変換部２３の第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各々をオン（導通）／オフ（遮断）駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット７は、第３電力変換部２３の昇圧時における昇圧電圧指令又は第３電力変換部２３の回生時における降圧電圧指令に応じたデューティー比のゲート信号を生成する。デューティー比は、第１トランジスタＳ１及び第２トランジスタＳ２の各オン時間の比率である。
図１に示すように、車両１は、回転電機ユニット１０と、冷却系のエキスパンションタンク３１及びラジエータ３２とを備える。エキスパンションタンク３１及びラジエータ３２は、回転電機ユニット１０を冷却する冷媒を循環させる冷却系３３に接続されている。
エキスパンションタンク３１は、車両１の上下方向での冷却系３３の最上部に配置されている。エキスパンションタンク３１は、例えば、車両１の前後方向でのラジエータ３２と回転電機ユニット１０との間に配置されている。エキスパンションタンク３１は、ラジエータ３２から排出される冷媒の蒸気を液化及び貯蔵するとともに、液化した冷媒をラジエータ３２に戻す。
ラジエータ３２は、車両１の前後方向の前部に配置されている。ラジエータ３２は、車両１の走行風である外気との熱交換によって冷媒を冷却する。
＜回転電機ユニット＞
図３は、実施形態での回転電機ユニット１０を車両１の左右方向から見た構成図である。図４は、実施形態での回転電機ユニット１０を車両１の前後方向から見た構成図である。図５は、実施形態での回転電機ユニット１０を車両１の前後方向から見た分解図である。
図１、図３、図４及び図５に示すように、回転電機ユニット１０は、第１回転電機２及び第２回転電機３と、電力制御ユニット４と、駆動軸４１と、動力伝達部４２とを備える。
第１回転電機２の回転軸２ａ及び第２回転電機３の回転軸３ａは車両１の左右方向に平行である。第１回転電機２及び第２回転電機３は、各回転軸２ａ，３ａに平行な軸方向に直交する車両１の前後方向に沿って並んで配置されている。例えば、第１回転電機２は車両１の前後方向の後方側に配置され、第２回転電機３は前方側に配置されている。
電力制御ユニット４は、第１回転電機２及び第２回転電機３の軸方向及び車両１の前後方向の各々に直交する車両１の上下方向にて第１回転電機２及び第２回転電機３の下方に配置されている。電力制御ユニット４の外形は、例えば、直方体である。電力制御ユニット４の外形の最も長い方向は、車両１の前後方向（つまり、第１回転電機２及び第２回転電機３が並ぶ方向）に平行である。電力制御ユニット４の外形の最も大きい面４Ａは、各回転軸２ａ，３ａに平行な軸方向に直交する。
電力制御ユニット４は、第１モジュール４３と、第２モジュール４４と、第３モジュール４５と、第４モジュール４６とを備える。
第１モジュール４３は、第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２等を構成する複数の電力用半導体素子（トランジスタ及びダイオード）の集合体である。複数の電力用半導体素子は、例えば、各トランジスタＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ及び各還流ダイオードである。第２モジュール４４は、第１モジュール４３に接続される複数のコンデンサ（キャパシタ）の集合体である。複数のコンデンサは、例えば、第１平滑コンデンサ２４及び第２平滑コンデンサ２５と２つのコンデンサ２７ａとである。第２モジュール４４は、車両１の上下方向にて第１モジュール４３の下方に配置されている。
第３モジュール４５は、第３電力変換部２３の複数の電力用半導体素子（トランジスタ及びダイオード）の集合体である。複数の電力用半導体素子は、第１トランジスタＳ１、第２トランジスタＳ２及び還流ダイオードである。第４モジュール４６は、第３電力変換部２３のチョークコイルＬを含む各種リアクトルの集合体である。第３モジュール４５及び第４モジュール４６は、車両１の左右方向にて第１モジュール４３及び第２モジュール４４の右方に配置されている。
第１回転電機２及び第２回転電機３の各々の端子（端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１及び端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）と、電力制御ユニット４の各端子（相端子Ｕａ，Ｖａ，Ｗａ及び相端子Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂ）とを接続する３相コネクタ２８ａ，２８ｂは、各回転軸２ａ，３ａに平行な軸方向の第１方向側（例えば、車両１の左右方向の左方側）に配置されている。
図５に示すように、回転電機ユニット１０は、例えば、第１回転電機２及び第２回転電機３を覆う第１ケース５１及び第１カバー５２と、電力制御ユニット４を第１カバー５２の一部とともに覆う第２ケース５３及び第２カバー５４とを備える。
第１ケース５１の外形は、例えば、有底筒状である。第１ケース５１の中心軸に平行な軸方向は、第１回転電機２及び第２回転電機３の各回転軸２ａ，３ａの軸方向に平行である。第１カバー５２は、第１ケース５１の軸方向の一端（例えば、車両１の前後方向の後方端）に形成された開口部を覆う。第１ケース５１及び第１カバー５２は、第１回転電機２及び第２回転電機３とともに第２ケース５３及び第２カバー５４を覆う。
第２ケース５３の外形は、例えば、筒状である。第２ケース５３の中心軸に平行な軸方向は、第１ケース５１の中心軸の軸方向に平行である。第２カバー５４は、第２ケース５３の軸方向の両端の開口部のうち第１開口部（例えば、車両１の前後方向の前方側の開口部）を覆う。第２ケース５３の第２開口部（例えば、車両１の前後方向の後方側の開口部）は、第１カバー５２の一部によって覆われる。
駆動軸４１の軸方向は、第１回転電機２及び第２回転電機３の各回転軸２ａ，３ａの軸方向に平行である。駆動軸４１は、車両１の上下方向にて第１回転電機２の下方に配置及び車両１の前後方向にて電力制御ユニット４の後方に配置される。駆動軸４１は車両１の駆動輪に連結されている。
動力伝達部４２は、例えば、第１回転電機２及び第２回転電機３の各回転軸２ａ，３ａと駆動軸４１との間で動力を伝達する複数のギヤ等を備える。動力伝達部４２は、第１回転電機２及び第２回転電機３の各回転軸２ａ，３ａの軸方向の第２方向側（例えば、車両１の左右方向の右方側）に第１回転電機２、第２回転電機３及び電力制御ユニット４に並んで配置される。
回転電機ユニット１０は、電力制御ユニット４とバッテリ５とを接続する直流ケーブル６１を備える。直流ケーブル６１は、車両１の上下方向にて駆動軸４１の下方に配置されている。直流ケーブル６１は、電力制御ユニット４に設けられる直流コネクタ６２に接続されている。直流コネクタ６２は、電力制御ユニット４にて車両１の上下方向の下方側及び車両１の前後方向の後方側の部位に配置されている。
上述したように、実施形態の回転電機ユニット１０では、車両１の前後方向に配列される第１回転電機２及び第２回転電機３に対して、車両１の上下方向の下方側に電力制御ユニット４及び駆動軸４１が配置される。さらに、電力制御ユニット４の外形の最も長い方向が車両１の前後方向に平行であることによって、第１回転電機２、第２回転電機３、電力制御ユニット４及び駆動軸４１をコンパクトに配置することができる。
第１回転電機２及び第２回転電機３の各回転軸２ａ，３ａの軸方向にて第１回転電機２、第２回転電機３及び電力制御ユニット４に対する一方側に動力伝達部４２が配置されることによって、例えば車両１の前後方向又は上下方向に沿って動力伝達部４２が配置される場合に比べて、回転電機ユニット１０の配置効率を向上させることができる。
車両１の前後方向の後方側で電力制御ユニット４に接続されるとともに、車両１の上下方向にて駆動軸４１に対する下方側に配置される直流ケーブル６１を備えることによって、直流ケーブル６１の通線形路が増大することを抑制することができる。車両１の前後方向にて直流ケーブル６１が動力伝達部４２と干渉しないことによって、例えば動力伝達部４２が車両１の前後方向に変位する可能性がある場合であっても動力伝達部４２による直流ケーブル６１の損傷を抑制することができる。
第１回転電機２及び第２回転電機３の各々と電力制御ユニット４とを軸方向の一方側（車両１の左右方向の左方側）で接続する３相コネクタ２８ａ，２８ｂを備えることによって、第１回転電機２及び第２回転電機３の各々と電力制御ユニット４との接続に要する長さが増大することを抑制することができ、例えば接続用の特別な延長部材等を必要とせずに、接続に要する構成及び組立工程を簡略化することができる。
電力制御ユニット４の外形の最も大きい面４Ａは軸方向に直交することによって、軸方向から見て電力制御ユニット４と動力伝達部４２との重なり合う領域を増大させることができ、回転電機ユニット１０の配置効率を向上させることができる。
車両１の上下方向にて第１回転電機２及び第２回転電機３と第２モジュール４４との間に第１モジュール４３が配置されることによって、第１回転電機２及び第２回転電機３から発生する熱が第２モジュール４４に伝達されることを抑制することができる。
例えば車両１の衝突時等にて第１回転電機２及び第２回転電機３並びに動力伝達部４２が車両１の前後方向に変位する可能性がある場合であっても、第１回転電機２及び第２回転電機３並びに動力伝達部４２による電力制御ユニット４の破損を抑制することができる。
電力制御ユニット４は、一体化された第１電力変換部２１及び第２電力変換部２２を備えることによって、例えば第１電力変換部２１と第２電力変換部２２とが別体である場合に比べて、回転電機ユニット１０の配置効率を向上させることができる。
電力制御ユニット４を第１回転電機２及び第２回転電機３を覆う第１カバー５２の一部とともに覆う第２ケース５３及び第２カバー５４を備えることによって、回転電機ユニット１０の部品点数を削減することができる。
電力制御ユニット４は第１回転電機２及び第２回転電機３の下方に配置されていることによって、回転電機ユニット１０を冷却する冷媒を循環させる冷却系３３の最上部に配置されるエキスパンションタンク３１に必要とされる配管の長さが増大することを抑制することができる。
（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、車両１の走行駆動用の第１回転電機２は車両１の前後方向の後方側に配置され、車両１の発電用の第２回転電機３は前方側に配置されるとしたが、これに限定されない。
例えば、走行駆動用の第１回転電機２を前方側に配置し、発電用の第２回転電機３を後方側に配置してもよい。
また、例えば、第１回転電機２及び第２回転電機３のうち、いずれか小さい方を前方側に配置し、いずれか大きい方を後方側に配置してもよい。
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
２…第１回転電機、２ａ…回転軸、３…第２回転電機、３ａ…回転軸、４…電力制御ユニット、４Ａ…面、１０…回転電機ユニット、２４…第１平滑コンデンサ（キャパシタ）、２５…第２平滑コンデンサ（キャパシタ）、２７ａ…コンデンサ（キャパシタ）、２８ａ，２８ｂ…３相コネクタ、４１…駆動軸、４２…動力伝達部、４３…第１モジュール、４４…第２モジュール、６１…直流ケーブル（電線）、ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ…各トランジスタ。

Claims (6)

  1. 相互に平行な回転軸を有するとともに各前記回転軸に平行な軸方向に直交する第１方向に沿って配置される複数の回転電機と、
    前記複数の回転電機の各々の電力授受を制御するとともに、前記軸方向及び前記第１方向に直交する第２方向にて前記複数の回転電機に対する一方側に配置される電力制御ユニットと、
    前記軸方向に平行であるとともに、前記第２方向にて前記複数の回転電機のいずれかに対する前記一方側に配置及び前記第１方向にて前記電力制御ユニットに対する一方側に配置される駆動軸と、
    前記複数の回転電機の各前記回転軸と前記駆動軸との間で動力を伝達するとともに、前記軸方向にて前記複数の回転電機及び前記電力制御ユニットに対する一方側に配置される動力伝達部とを備え、
    前記電力制御ユニットの外形の最も長い方向は前記第１方向に平行である
    ことを特徴とする回転電機ユニット。
  2. 前記第１方向の前記一方側で前記電力制御ユニットに接続されるとともに、前記第２方向にて前記駆動軸に対する前記一方側に配置される電線を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機ユニット。
  3. 前記複数の回転電機の各々と前記電力制御ユニットとを前記軸方向の一方側で接続する接続部を備える
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機ユニット。
  4. 前記電力制御ユニットの外形の最も大きい面は前記軸方向に直交する
    ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機ユニット。
  5. 前記電力制御ユニットは、複数の電力用半導体素子を有する第１モジュールと、前記第１モジュールに接続される少なくとも１つのキャパシタを有する第２モジュールとを備え、
    前記第２モジュールは、前記第２方向にて前記第１モジュールに対する前記一方側に配置される
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機ユニット。
  6. 前記回転電機ユニットは車両に搭載され、
    前記軸方向は前記車両の左右方向に平行であり、
    前記第１方向は前記車両の前後方向に平行であり、
    前記第２方向は前記車両の上下方向に平行である
    ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機ユニット。
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