JP2024079016A - Vehicle drive device - Google Patents
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Abstract
【課題】車両用駆動装置を中核として車両における熱マネジメントシステムを適切に構成すると共に、車両用駆動装置を小型に構成する。【解決手段】インバータモジュールINVは、回転電機より上側であって、上下方向視で回転電機と重複する位置に配置される。車載エアコンディショナ用の冷媒を循環させる冷媒回路20を構成する冷媒回路モジュールは、インバータモジュールINVに対して上側であってインバータモジュールINVと上下方向視で重複する位置に配置されていると共に、ケースに一体的に固定されている。冷媒回路20には、車載コンプレッサ42から車載エバポレータ44までの冷媒の流路に配置され、車載コンプレッサ42で圧縮された冷媒を膨張させる制御弁V1が含まれる。冷媒回路20を制御する制御部200は、インバータモジュールINVの冷却要求に基づいて制御弁V1を制御する。【選択図】図14[Problem] To appropriately configure a thermal management system for a vehicle with a vehicle drive device as a core, and to configure the vehicle drive device in a compact size. [Solution] An inverter module INV is disposed above a rotating electric machine and in a position overlapping with the rotating electric machine in a vertical view. A refrigerant circuit module constituting a refrigerant circuit 20 that circulates refrigerant for an on-vehicle air conditioner is disposed above the inverter module INV and in a position overlapping with the inverter module INV in a vertical view, and is fixed integrally to the case. The refrigerant circuit 20 includes a control valve V1 that is disposed in a refrigerant flow path from an on-vehicle compressor 42 to an on-vehicle evaporator 44 and expands the refrigerant compressed by the on-vehicle compressor 42. A control unit 200 that controls the refrigerant circuit 20 controls the control valve V1 based on a cooling request from the inverter module INV. [Selected Figure] FIG. 14
Description
本発明は、車両用駆動装置に関する。 The present invention relates to a vehicle drive device.
特開2019-170077号公報には、車輪(803,804)の駆動力源となる回転電機(ロータ(20)、ステータ(30))と、この回転電機を駆動制御する駆動制御装置(131)と、駆動制御装置(131)を介して回転電機に接続されるバッテリ(805)を外部電源(900)から供給される電力によって充電する充電器(136)と、回転電機、駆動制御装置(131)、充電器(136)を収容するケース(10)とを備えた車両用駆動装置(1)が開示されている(背景技術において括弧内の符号は参照する文献のもの。)。ケース(10)には、車両用駆動装置(1)が車両に搭載された車載姿勢での上下方向(Z)における下側に回転電機が収容される第1の収容室が形成され、上側に駆動制御装置(131)及び充電器(136)が収容される第2の収容室が形成されている。第1の収容室は、ケース(10)における円筒状の周壁部(10b)の内側に形成されている。第2の収容室は、周壁部(10b)の径方向外側において、周壁部(10b)の上下方向(Z)の上側に隣接した角筒状の角筒部(10e)の内側に、矩形箱状の空間として形成されている。周壁部(10b)には、さらに、周壁部(10b)に沿って冷媒が流れる冷却流路が形成された冷却部(60)が形成されている。 JP 2019-170077 A discloses a vehicle drive device (1) including a rotating electric machine (rotor (20), stator (30)) that serves as a driving force source for wheels (803, 804), a drive control device (131) that drives and controls the rotating electric machine, a charger (136) that charges a battery (805) connected to the rotating electric machine via the drive control device (131) with power supplied from an external power source (900), and a case (10) that houses the rotating electric machine, the drive control device (131), and the charger (136) (reference numerals in parentheses in the background art are those of the referenced document). In the case (10), a first storage chamber is formed on the lower side in the vertical direction (Z) in a vehicle-mounted position in which the vehicle drive device (1) is mounted on the vehicle, and a second storage chamber is formed on the upper side in which the drive control device (131) and the charger (136) are accommodated. The first storage chamber is formed inside the cylindrical peripheral wall portion (10b) of the case (10). The second storage chamber is formed as a rectangular box-shaped space inside a square tube portion (10e) adjacent to the upper side of the peripheral wall portion (10b) in the vertical direction (Z) on the radially outer side of the peripheral wall portion (10b). The peripheral wall portion (10b) further includes a cooling portion (60) having a cooling flow path through which a refrigerant flows along the peripheral wall portion (10b).
周壁部(10b)に沿って形成された冷却流路は、角筒部(10e)の側に、冷媒が流入する流入口(16)と、冷媒が流出する流出口(17)とを有している。冷媒の流路において流入口(16)に近い側、即ち冷媒の流路の上流側には、駆動制御装置(131)が配置され、冷媒の流路において流出口(17)に近い側、即ち冷媒の流路の下流側には、充電器(136)が配置されている。これにより、回転電機を駆動する際に発熱する駆動制御装置(131)を冷たい冷媒によって効率的に冷やすことができる。外部電源(900)によるバッテリ(805)の充電は車両が停車中に行われるため、駆動制御装置(131)との熱交換によって冷媒の温度が上がりにくく、充電器(136)は冷媒の流路の下流側に配置されていても適切に冷却される。その他、電力系の力率の改善や電圧の安定化のために用いられるリアクトル(140)や平滑コンデンサ(141)も、冷媒の流路に沿って配置され、冷媒によって適切に冷却される。 The cooling flow path formed along the peripheral wall portion (10b) has an inlet (16) through which the refrigerant flows and an outlet (17) through which the refrigerant flows out, on the side of the square tube portion (10e). The drive control device (131) is arranged on the side of the refrigerant flow path closer to the inlet (16), i.e., on the upstream side of the refrigerant flow path, and the charger (136) is arranged on the side of the refrigerant flow path closer to the outlet (17), i.e., on the downstream side of the refrigerant flow path. This allows the drive control device (131), which generates heat when driving the rotating electric machine, to be efficiently cooled by the cold refrigerant. Since the battery (805) is charged by the external power source (900) while the vehicle is stopped, the temperature of the refrigerant is unlikely to rise due to heat exchange with the drive control device (131), and the charger (136) is appropriately cooled even if it is arranged on the downstream side of the refrigerant flow path. In addition, reactors (140) and smoothing capacitors (141) used to improve the power factor of the power system and stabilize the voltage are also arranged along the refrigerant flow path and are appropriately cooled by the refrigerant.
上述の通り、上記の文献に開示された車両用駆動装置は、複数の冷却対象を効率的に冷却することができる冷却構造を備えている。しかし、車両には、エアコンディショナなど、熱管理の対象となる装置が他にも存在する。車両の重量が軽いほど車両のエネルギー効率を高くし易く、また適切な熱利用及び廃熱管理も車両におけるエネルギー効率の向上に寄与する。従って、車載装置の中で重量の占める割合が比較的大きい車両用駆動装置を小型に構成すると共に、車両用駆動装置を利用してより総合的に車載装置の熱マネジメントが実施されることが好ましい。 As mentioned above, the vehicle drive device disclosed in the above document has a cooling structure capable of efficiently cooling multiple cooling objects. However, there are other devices in the vehicle that are subject to thermal management, such as an air conditioner. The lighter the vehicle is, the easier it is to improve the vehicle's energy efficiency, and appropriate heat utilization and waste heat management also contribute to improving the vehicle's energy efficiency. Therefore, it is preferable to configure the vehicle drive device, which accounts for a relatively large proportion of the weight of the on-board equipment, to be compact, and to use the vehicle drive device to implement more comprehensive thermal management of the on-board equipment.
上記背景に鑑みて、車両用駆動装置を中核として車両における熱マネジメントシステムを適切に構成すると共に、車両用駆動装置を小型に構成する技術の提供が望まれる。 In light of the above background, it is desirable to provide technology that can appropriately configure a thermal management system in a vehicle with the vehicle drive unit at its core, as well as to configure the vehicle drive unit in a compact size.
上記に鑑みた車両用駆動装置は、ロータを備えた回転電機と、車輪に駆動連結される出力部材と、前記回転電機と前記出力部材との間で駆動力を伝達する動力伝達機構と、前記回転電機を駆動制御するためのインバータモジュールと、車載エアコンディショナ用の冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷媒回路モジュールと、前記インバータモジュールと、前記回転電機及び前記動力伝達機構と、を収容するケースと、前記冷媒回路を制御する制御部と、を備え、車載姿勢における上下方向を基準として、前記インバータモジュールは、前記回転電機より上側であって、前記上下方向に沿う上下方向視で前記回転電機と重複する位置に配置され、前記冷媒回路モジュールは、前記インバータモジュールに対して前記上下方向の上側であって前記インバータモジュールと前記上下方向視で重複する位置に配置されていると共に、前記ケースに一体的に固定され、前記冷媒回路には、車載コンプレッサから車載エバポレータまでの前記冷媒の流路に配置され、前記車載コンプレッサで圧縮された前記冷媒を膨張させる制御弁が含まれ、前記制御部は、前記インバータモジュールの冷却要求に基づいて前記制御弁を制御する。 In view of the above, the vehicle drive device includes a rotating electric machine having a rotor, an output member that is drivingly connected to a wheel, a power transmission mechanism that transmits a driving force between the rotating electric machine and the output member, an inverter module for driving and controlling the rotating electric machine, a refrigerant circuit module that constitutes a refrigerant circuit that circulates a refrigerant for an on-board air conditioner, a case that houses the inverter module, the rotating electric machine, and the power transmission mechanism, and a control unit that controls the refrigerant circuit. Based on the vertical direction in the on-board posture, the inverter module is disposed above the rotating electric machine and in a position that overlaps with the rotating electric machine in a vertical direction along the vertical direction, and the refrigerant circuit module is disposed above the inverter module in the vertical direction and in a position that overlaps with the inverter module in a vertical direction, and is fixed integrally to the case. The refrigerant circuit includes a control valve that is disposed in a flow path of the refrigerant from the on-board compressor to the on-board evaporator and expands the refrigerant compressed by the on-board compressor, and the control unit controls the control valve based on the cooling request of the inverter module.
本構成によれば、車両用駆動装置は、回転電機及び動力伝達機構を含む駆動ユニットに、回転電機を駆動制御するためのインバータモジュールを一体的に備えるだけでなく、さらに、車載エアコンディショナのための冷媒回路モジュールを駆動ユニットに一体的に備える。従って、駆動ユニット及びインバータモジュールと、冷媒回路モジュールとを接続する配管等を少なく抑えることができると共に、これらを収容するケースを一体化することで多くの機能を備えた車両用駆動装置の全体の小型化を図り易い。また、本構成によれば、制御部により、冷媒回路における冷媒の流れを制御することによって冷媒によるインバータモジュールの冷却効果を高めることができる。例えば、冷却要求に基づいて冷媒を膨張させる膨張弁である制御弁の開き量を大きくすることによって、制御弁よりも下流側の冷媒の温度を低下させて冷媒によるインバータモジュールの冷却効果を高めることができる。このように、本構成によれば、車両用駆動装置を中核として車両における熱マネジメントシステムを適切に構成すると共に、車両用駆動装置を小型に構成することができる。 According to this configuration, the vehicle drive device not only includes an inverter module for controlling the drive of the rotating electric machine in a drive unit including a rotating electric machine and a power transmission mechanism, but also includes a refrigerant circuit module for an in-vehicle air conditioner in the drive unit. Therefore, the number of pipes connecting the drive unit and the inverter module to the refrigerant circuit module can be reduced, and the integrating of the case that houses them makes it easier to reduce the overall size of the vehicle drive device with many functions. In addition, according to this configuration, the cooling effect of the inverter module by the refrigerant can be improved by controlling the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit with the control unit. For example, by increasing the opening amount of the control valve, which is an expansion valve that expands the refrigerant based on the cooling request, the temperature of the refrigerant downstream of the control valve can be reduced, thereby improving the cooling effect of the inverter module by the refrigerant. In this way, according to this configuration, the vehicle drive device can be used as the core to appropriately configure a thermal management system in the vehicle, and the vehicle drive device can be configured to be compact.
車両用駆動装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する例示的且つ非限定的な実施形態についての以下の記載から明確となる。 Further features and advantages of the vehicle drive system will become apparent from the following description of exemplary, non-limiting embodiments, which are illustrated in the drawings.
以下、車両用駆動装置の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の車両用駆動装置100は、体格が大型化することを抑制しつつ、車両用駆動装置100を中核として車両における熱マネジメントシステムを適切に構成している。例えば、欧州等におけるAセグメント車両、日本における軽自動車等の小型車両では、車両用駆動装置100をはじめとして、車載部品をできるだけ小型・軽量化して搭載効率を向上させることが求められる。例えば、車載部品同士を近接して配置するなどにより、配線や配管などの接続部品の長さを短くすることや、異なる装置を一体化して配線や配管を減らすことも好適である。
Below, an embodiment of the vehicle drive device will be described with reference to the drawings. The
また、車輪の駆動力源など、車両において発熱する装置を冷却する冷却水は、ラジエータによって廃熱されるが、一般的にラジエータは走行風によって廃熱を行うために車両の最も前方に配置されている。また、Aセグメント車などの小型車では、乗員が搭乗する車内空間を確保するために、多くの場合、前輪駆動され、車輪の駆動力源も車両の前方に配置される。また、冷房や暖房などを行うエアコンディショナが搭載される車両では、エアコンディショナ、並びにエアコンディショナにおいて用いる冷媒が流れる流路の多くの部分や、熱交換を行う機能部品も車両の前方に配置される。特に暖房に関しては、車輪の駆動力源として内燃機関が用いられた従来の車両では、内燃機関を熱源として利用することが容易であったが、電気自動車など内燃機関を持たないような車両では、そのような熱源がなく、暖房には専らヒートポンプ方式が採用され、内燃機関の廃熱を用いる方式に比べて、搭載部品も増加する傾向がある。これらの車載部品を車両の前方の限られた空間で適切に配管、配線することによって、車室などに利用できる空間を広くすることができる。本実施形態の車両用駆動装置100は、このように冷却水や冷媒を用いて熱マネジメントを行う機能部品を車両用駆動装置100と一体的に構成することによって、総合的に車両搭載部品の小型化、軽量化、低コスト化を実現している。
In addition, the cooling water that cools the heat-generating devices in the vehicle, such as the driving force source of the wheels, is waste heat by a radiator, but the radiator is generally located at the very front of the vehicle to waste heat by the wind while driving. In addition, small cars such as A-segment cars are often front-wheel drive in order to secure interior space for passengers, and the driving force source of the wheels is also located at the front of the vehicle. In addition, in vehicles equipped with an air conditioner that performs cooling and heating, the air conditioner, as well as many parts of the flow path through which the refrigerant used in the air conditioner flows, and the functional parts that perform heat exchange are also located at the front of the vehicle. In particular, with regard to heating, in conventional vehicles that used an internal combustion engine as the driving force source of the wheels, it was easy to use the internal combustion engine as a heat source, but in vehicles that do not have an internal combustion engine, such as electric vehicles, there is no such heat source, so a heat pump system is exclusively used for heating, and the number of mounted parts tends to increase compared to systems that use waste heat from the internal combustion engine. By properly piping and wiring these on-board parts in the limited space at the front of the vehicle, the space available for the passenger compartment can be expanded. In this embodiment, the
以下、そのような車両用駆動装置100の好適な実施形態について説明するが、はじめに車輪Wを駆動するための駆動ユニットとしての機能について説明する。
Below, we will explain a preferred embodiment of such a
尚、本明細書において「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が1つ又は2つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。尚、伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば、摩擦係合装置、噛み合い式係合装置等が含まれていても良い。ただし、遊星歯車機構の各回転要素について「駆動連結」という場合には、遊星歯車機構における複数の回転要素が、互いに他の回転要素を介することなく連結されている状態を指すものとする。また、本明細書において「一体的に回転」とは、分離可能か分離不可能かは問わず一体的に回転することをいう。即ち、一体的に回転する複数の部材は同一部材から一体的に形成されていてもよいし、別部材によって構成されて溶接やスプライン結合等によって一体化されていてもよい。また、本明細書において、2つの要素の配置に関して、「特定方向視で重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線と直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が2つの要素の両方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを意味する。 In this specification, the term "driving connection" refers to a state in which two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force, including a state in which the two rotating elements are connected so as to rotate integrally, or a state in which the two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force via one or more transmission members. Such transmission members include various members that transmit rotation at the same speed or at a variable speed, such as shafts, gear mechanisms, belts, chains, etc. In addition, the transmission members may also include engagement devices that selectively transmit rotation and driving force, such as friction engagement devices and meshing engagement devices. However, when referring to each rotating element of a planetary gear mechanism as "driving connection," it refers to a state in which multiple rotating elements in the planetary gear mechanism are connected to each other without passing through other rotating elements. In addition, in this specification, "rotating integrally" refers to rotating integrally regardless of whether they are separable or not. In other words, multiple members that rotate integrally may be integrally formed from the same member, or may be made of different members and integrated by welding, spline connection, etc. Additionally, in this specification, with regard to the arrangement of two elements, "overlapped when viewed in a particular direction" means that when an imaginary line parallel to the line of sight is moved in each direction perpendicular to the imaginary line, there is at least a portion of an area where the imaginary line intersects both of the two elements.
図1の分解斜視図、図2のスケルトン図に示すように、車両用駆動装置100は、ロータ12を備えた回転電機MGと、車輪Wに駆動連結される出力部材と、回転電機MGと出力部材との間で駆動力を伝達する動力伝達機構GTとを備えている。後述するように、ロータ12の回転軸心Aに沿う方向を軸方向Lとし、動力伝達機構GTは、ロータ12に対して軸方向Lの一方側である軸方向第1側L1に配置されている。詳細は後述するが、回転電機MGは、車両の駆動力源であり、動力伝達機構GTは、減速機6と差動歯車機構5とを含む。具体的には、車両用駆動装置100は、ロータ12を備えた回転電機MGと、それぞれが車輪Wに駆動連結される一対の出力部材と、ロータ軸13の回転を減速する減速機6と、減速機6を介して差動入力要素(差動ケース50)に伝達される回転電機MGからの駆動力を一対の出力部材に分配する差動歯車機構5と、回転電機MG、減速機6、及び差動歯車機構5を収容する収容室(後述する第2収容室E2)を形成するケース9とを備えている。
As shown in the exploded oblique view of Figure 1 and the skeleton diagram of Figure 2, the
一対の車輪Wは第1車輪W1及び第2車輪W2を含み、第1車輪W1は第1ドライブシャフトDS1に駆動連結され、第2車輪W2は第2ドライブシャフトDS2に駆動連結されている。本実施形態では、差動歯車機構5の出力ギヤである一対のサイドギヤ52は、第1サイドギヤ53と第2サイドギヤ54とを含む。第1サイドギヤ53は、連結軸Jを介して第1ドライブシャフトDS1に駆動連結され、第2サイドギヤ54は、第2ドライブシャフトDS2に駆動連結されている。例えば、第1サイドギヤ53と連結軸Jとはスプライン結合によって連結されており、第2サイドギヤ54と第2ドライブシャフトDS2ともスプライン結合によって連結されている。これらの連結部はスプライン係合部59である。出力部材は、例えばこれらのスプライン係合部59である。また、出力部材は、第1サイドギヤ53、第2サイドギヤ54、第1ドライブシャフトDS1、第2ドライブシャフトDS2、連結軸Jであってもよい。
The pair of wheels W includes a first wheel W1 and a second wheel W2, the first wheel W1 is drivingly connected to the first drive shaft DS1, and the second wheel W2 is drivingly connected to the second drive shaft DS2. In this embodiment, the pair of
以下の説明では、上述したようにロータ12の回転軸心Aに沿う方向を「軸方向L」とする。そして、軸方向Lの一方側を「軸方向第1側L1」とし、軸方向Lの他方側を「軸方向第2側L2」とする。本実施形態では、回転電機MGと減速機6と差動歯車機構5とは、互いに同軸上に、軸方向第2側L2から軸方向第1側L1に向けて記載の順に配置されている。本実施形態の車両用駆動装置100は、1軸構成であり、回転電機MGと減速機6と差動歯車機構5とが配置された軸(回転軸心A)は、車両用駆動装置100の回転軸心Aであると共に、回転電機MG、減速機6、差動歯車機構5の回転軸心でもある。また、ロータ12の回転軸心Aに直交する方向を「径方向」とする。そして、径方向において、ロータ12の回転軸心A側を「径方向内側」とし、その反対側を「径方向外側」とする。また、車両用駆動装置100が車両に搭載された車両搭載状態において鉛直方向に沿う方向を「上下方向Z」とし、上方を「上下方向Zの上側Z1」、下方を「上下方向Zの下側Z2」とする。車両用駆動装置100が車両に水平に搭載されている場合、径方向の内の一方向と上下方向Zとは一致する。また、軸方向L及び上下方向Zに直交する方向を「前後方向H」し、前後方向Hの一方側を「前後方向第1側H1」、他方側を「前後方向第2側H2」とする。
In the following description, the direction along the rotation axis A of the
また、本実施形態では、車両搭載状態であるか否かに拘わらず、車両用駆動装置100を基準として後述するように「開口方向X」、「開口面方向Y」、「特定開口面方向Ya(第1方向)」が規定されている。「開口面方向Y」は「開口方向X」に直交する方向であり、「特定開口面方向Ya」は「開口面方向Y」の内の特定の一方向であり「第1方向」に相当する。車両搭載状態において、「開口方向X」は「上下方向Z」に一致し、「特定開口面方向Ya」は「前後方向H」に一致する。また、「開口方向X」の一方側である「開口方向第1側X1」は「上下方向Zの上側Z1」に一致し、他方側である「開口方向第2側X2」は「上下方向Zの下側Z2」に一致する。また、「特定開口面方向Ya(第1方向)」の一方側である「特定開口面方向第1側Ya1(第1方向第1側)」は「前後方向第1側H1」に一致し、他方側である「特定開口面方向第2側Ya2(第1方向第2側)」は「前後方向第2側H2」に一致する。
In this embodiment, regardless of whether the device is mounted on a vehicle or not, the "opening direction X", "opening surface direction Y", and "specific opening surface direction Ya (first direction)" are defined based on the
図1及び図3に示すように、車両用駆動装置100は、さらに、回転電機MGを駆動制御するためのインバータモジュールINVと、車載バッテリBTに電気的に接続され、車載バッテリBTの電圧変換を行うコンバータ61(電圧変換回路)及び外部電源60から車載バッテリBTへの充電を行うための充電回路62を備えた電源モジュールPWRと、エアコンディショナ用の冷媒を循環させる冷媒回路20(図4参照)を構成する冷媒回路モジュール2とを備えている。ケース9は、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRを収容する第1収容室E1と、回転電機MG及び動力伝達機構GTを収容する第2収容室E2とを備えている。
As shown in Figures 1 and 3, the
図1に示すように、ケース9は、第1収容室E1及び第2収容室E2の中核となる収容部材であるケース本体90と、3つのカバー部材(第1カバー93、第2カバー94、第3カバー95)とを備えている。ケース本体90は、第1ケース部91と、第2ケース部92とを有する。第1ケース部91は、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRを収容する第1収容室E1が形成される部分である。第2ケース部92は、回転電機MG及び動力伝達機構GTを収容する第2収容室E2が形成される部分である。車輪Wの駆動ユニットという機能からは、必ずしも電源モジュールPWRが車両用駆動装置100に搭載されていなくてもよく、この場合、第1ケース部91は、インバータモジュールINVを収容するケースということもできる。
As shown in FIG. 1, the
尚、本実施形態では、第1ケース部91と第2ケース部92とが同一部材によって一体的に形成されている形態を例示しているが、ケース9の構造はこれに限定されるものではない。ケース9は、第1ケース部91と第2ケース部92とが別部材によって構成され、ボルト等の締結部材や溶接等によって一体化される形態であってもよい。
In this embodiment, the
第1ケース部91は、車両搭載状態で上下方向Zの上側Z1が開口した矩形箱状に形成されている。ここで、第1ケース部91の開口部である第1開口部9aの開口面に直交する方向を「開口方向X」とする。第1ケース部91は、第1開口部9aを囲むと共に、車両搭載状態で上下方向Zに一致する開口方向Xに沿って延在するように配置された周壁部96を備えている。第1開口部9aは、第1カバー93により閉塞される。第1開口部9aは、インバータモジュールINVを収容するケース9(第1ケース部91)の開口部に相当し、第1カバー93は、この開口部(第1開口部9a)を閉塞するカバーに相当する。また、第1収容室E1と第2収容室E2とは、開口方向Xに並ぶように配置されている。
The
第2ケース部92は、軸方向Lの両側が開口した筒状に形成されており、円筒状の筒状周壁部97を備えている。筒状周壁部97は、動力伝達機構GTを径方向外側から囲んでおり、ケース9の第2収容室E2を囲む部分に相当する。軸方向第2側L2に形成された開口部は、第2開口部9bであり、軸方向第1側L1に形成された開口部は、第3開口部9cである。第2開口部9bは、第2カバー94により閉塞され、第3開口部9cは、第3カバー95により閉塞されている。第2カバー94及び第3カバー95には、上述したドライブシャフト(第1ドライブシャフトDS1、第2ドライブシャフトDS2)が貫通する貫通孔が形成されている。
The
回転電機MGは、一対の車輪Wの駆動力源として機能する。図3に示すように、回転電機MGは、インバータ回路PMを介して、二次電池やキャパシタ等の蓄電装置により構成された直流電源である車載バッテリBTと電気的に接続されている。回転電機MGは、車載バッテリBTから電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、車輪Wの側から動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能とを有している。回転電機MGは、車載バッテリBTに蓄えられた電力により力行して駆動力を発生すると共に、一対の車輪Wの側から伝達される駆動力により発電して車載バッテリBTを充電する。車載バッテリBTは、定格電圧が48ボルトから400ボルト程度の高圧直流電源である。 The rotating electric machine MG functions as a driving force source for the pair of wheels W. As shown in FIG. 3, the rotating electric machine MG is electrically connected to an on-board battery BT, which is a DC power source composed of a storage device such as a secondary battery or a capacitor, via an inverter circuit PM. The rotating electric machine MG has a function as a motor (electric motor) that receives power from the on-board battery BT to generate power, and a function as a generator (electric generator) that receives power from the wheels W to generate power. The rotating electric machine MG generates driving force by running using the power stored in the on-board battery BT, and also generates power using the driving force transmitted from the pair of wheels W to charge the on-board battery BT. The on-board battery BT is a high-voltage DC power source with a rated voltage of about 48 volts to 400 volts.
尚、本実施形態では、車載バッテリBTは、回転電機MGが発電した電力によって充電されるだけではなく、定格が交流100ボルトから240ボルト程度の商用電源などの外部電源60から供給される電力によっても充電可能に構成されている。このため、車載バッテリBTは、充電回路62を介して外部電源60に接続可能に構成されている。図3では、外部電源60と充電回路62とが、例えばコネクタ等により有線接続されるような形態を例示しているが、そのような形態には限らない。例えば、電磁誘導等によって非接触で外部電源60から充電回路62に電力が供給される形態であってもよい。尚、充電回路62を制御するために、充電制御部64が備えられている。
In this embodiment, the vehicle battery BT is configured to be charged not only by the power generated by the rotating electric machine MG, but also by power supplied from an
また、本実施形態では、車載バッテリBTは、定格電圧が12ボルトから24ボルト程度の低圧直流電源Bにも電力を供給する。低圧直流電源Bは、車両のヘッドライト、パワーウィンドウ、パワーステアリング、エアコンディショナ、電動オイルポンプなどの補機の電力源、車両内の種々の制御装置の電力源となる。従来、一般的な車両では、車両の駆動力源(例えば内燃機関)に連動するオルタネータにより発電される電力によって低圧直流電源Bが充電されていた。しかし、本実施形態では、低圧直流電源Bよりも高電圧で、蓄電量も多い車載バッテリBT(高圧直流電源)からの電力により低圧直流電源Bが充電されるように構成されている。これによりオルタネータを搭載しなくてもよく、また、オルタネータの駆動に伴う車両の駆動力源(本実施形態の場合は回転電機MG)の動力損失も抑制することができる。 In this embodiment, the vehicle battery BT also supplies power to a low-voltage DC power source B having a rated voltage of about 12 to 24 volts. The low-voltage DC power source B serves as a power source for auxiliary devices such as headlights, power windows, power steering, air conditioners, and electric oil pumps, and as a power source for various control devices in the vehicle. Conventionally, in a typical vehicle, the low-voltage DC power source B is charged by power generated by an alternator linked to the vehicle's driving power source (e.g., an internal combustion engine). However, in this embodiment, the low-voltage DC power source B is configured to be charged by power from the vehicle battery BT (high-voltage DC power source) which has a higher voltage and a larger storage capacity than the low-voltage DC power source B. This eliminates the need to install an alternator, and also suppresses power loss in the vehicle's driving power source (the rotating electric machine MG in this embodiment) associated with the operation of the alternator.
このように車載バッテリBTの電力により低圧直流電源Bを充電するために、車載バッテリBTの電圧変換を行うコンバータ61(電圧変換回路)が備えられている。上述したように、車載バッテリBTの定格電圧の方が、低圧直流電源の定格電圧よりも高いため、コンバータ61は、例えば降圧型のDC/DCコンバータによって構成されている。DC/DCコンバータは、チョッパ型、チャージポンプ型などの非絶縁型と、トランスを用いた絶縁型とがある。車載バッテリBTから電力を供給される回路と、低圧直流電源Bから電力を供給される回路とが、電気的に絶縁されている方が好ましい場合には、コンバータ61は、絶縁型であるとよい。絶縁型のDC/DCコンバータは、スイッチング素子を備えて構成されており、コンバータ61は、コンバータ制御部63により制御される。
In order to charge the low-voltage DC power source B with the power of the vehicle battery BT in this way, a converter 61 (voltage conversion circuit) is provided to convert the voltage of the vehicle battery BT. As described above, since the rated voltage of the vehicle battery BT is higher than the rated voltage of the low-voltage DC power source, the
尚、車両には、一般的な家電製品等に電力を供給するためのAC電源ソケット(交流電源ソケット)を備えるものもある。そのようなAC電源ソケットは、定格電圧が100ボルトから200ボルトの交流を出力可能に構成されている。AC電源ソケットから供給される交流電力は、車載バッテリBTから不図示のインバータを用いて生成される。このようなインバータも電圧変換回路に相当し、当該インバータを有する場合には、当該インバータ及びこれを制御するインバータ制御部も、電源モジュールPWRに含むことができる。 Some vehicles are equipped with an AC power socket (alternating current power socket) for supplying power to general home appliances and the like. Such AC power sockets are configured to be capable of outputting alternating current with a rated voltage of 100 volts to 200 volts. The AC power supplied from the AC power socket is generated from the vehicle battery BT using an inverter (not shown). Such an inverter also corresponds to a voltage conversion circuit, and if the vehicle has such an inverter, the inverter and the inverter control unit that controls it can also be included in the power supply module PWR.
このように、電源モジュールPWRは、車載バッテリBTに電気的に接続され、車載バッテリBTの電圧変換を行うコンバータ61(電圧変換回路)及び外部電源60から車載バッテリBTへの充電を行うための充電回路62を備えている。本実施形態では、上述した充電制御部64、コンバータ制御部63も電源モジュールPWRに含む。
As described above, the power supply module PWR is electrically connected to the vehicle battery BT and includes a converter 61 (voltage conversion circuit) that converts the voltage of the vehicle battery BT, and a charging
図2に示すように、回転電機MGは、ケース9に固定されたステータ11と、ロータ軸13と一体的に回転するようにロータ軸13に連結されたロータ12とを備えている。回転電機MGは、インナーロータ型の回転電機であり、ステータ11の径方向内側にロータ12が配置されている。回転電機MGは回転界磁型の回転電機であり、ステータ11は、ステータコア11aと、ステータコア11aに巻き回されたステータコイル11bとを含む。また、ロータ12は、ロータコア12aと、ロータコア12aに固定された不図示の永久磁石とを含む。ロータ軸13は、ロータコア12aと同軸の筒状に形成されており、ロータ軸13の軸方向第1側L1における外周側には、減速機6を構成する遊星歯車機構のサンギヤSGがロータ軸13と一体的に回転するように配置されている。後述するように、サンギヤSGは、減速機6の入力要素である。
As shown in FIG. 2, the rotating electric machine MG includes a
図3に示すように、回転電機MGは、上位の制御装置である車両制御装置300からの指令に従って設定される回転電機MGの目標トルクに基づいて、回転電機制御部17により駆動制御される。回転電機制御部17は、複数のスイッチング素子により構成されたインバータ回路PMをスイッチング制御して、インバータ回路PMに直流と複数相(本実施形態では3相)の交流との間で電力を変換させる。回転電機制御部17の動作電圧は、3.3ボルト~5ボルト程度であり、インバータ回路PMの入出力電圧は、48ボルト~400ボルト程度であり、インバータ回路PMを構成するスイッチング素子のスイッチング制御信号の電圧は15ボルトから24ボルト程度である。このため、回転電機制御部17とインバータ回路PMとの間には、回転電機制御部17から出力されるスイッチング制御信号の電圧を増幅し、駆動力を高めてインバータ回路PMに供給するドライバ18が備えられている。
As shown in FIG. 3, the rotating electric machine MG is driven and controlled by the rotating electric
インバータ回路PMは、複数のスイッチング素子を有して構成される。インバータ回路PMは、直流の正極側の上段側スイッチング素子と負極側の下段側スイッチング素子との直列回路により構成された交流1相分のアームを複数組(ここでは3組)備えている。それぞれのスイッチング素子には、負極から正極へ向かう方向(下段側から上段側へ向かう方向)を順方向としてフリーホイールダイオードが備えられている。スイッチング素子には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やSiC-MOSFET(Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FET)やSiC-SIT(SiC - Static Induction Transistor)、GaN-MOSFET(Gallium Nitride - MOSFET)などのパワー半導体素子を適用すると好適である。本実施形態では、インバータ回路PMは、フリーホイールダイオードと共にスイッチング素子が集積されたパワーモジュールとして構成されている。 The inverter circuit PM is configured with multiple switching elements. The inverter circuit PM has multiple sets (three sets here) of arms for one AC phase, which are configured by a series circuit of an upper-stage switching element on the positive side of DC and a lower-stage switching element on the negative side. Each switching element is provided with a freewheel diode with the forward direction being from the negative electrode to the positive electrode (from the lower side to the upper side). It is preferable to apply power semiconductor elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), power MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), SiC-MOSFETs (Silicon Carbide - Metal Oxide Semiconductor FETs), SiC-SITs (SiC - Static Induction Transistors), and GaN-MOSFETs (Gallium Nitride - MOSFETs) to the switching elements. In this embodiment, the inverter circuit PM is configured as a power module in which switching elements are integrated together with freewheel diodes.
回転電機MGが駆動される際には、インバータ回路PMを構成するスイッチング素子に大電流が流れてスイッチング素子が発熱する。従って、複数のスイッチング素子を備えたインバータ回路PMの発熱量は大きなものとなる。このため、本実施形態では、図8に示すように、スイッチング素子を冷却する冷却ユニット38が備えられている。後述するように、冷却ユニット38には、冷却水が流通する冷却水路39が形成されている。
When the rotating electric machine MG is driven, a large current flows through the switching elements that make up the inverter circuit PM, causing the switching elements to heat up. Therefore, the inverter circuit PM, which has multiple switching elements, generates a large amount of heat. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 8, a cooling
インバータモジュールINVは、インバータ回路PMを構成するスイッチング素子と、スイッチング素子を冷却する冷却ユニットと38とを少なくとも備えて構成されている。本実施形態では、図3に示すように、インバータモジュールINVは、回転電機制御部17と、ドライバ18とをさらに備えている。即ち、本実施形態では、回転電機制御部17と、ドライバ18と、インバータ回路PMと、冷却ユニット38とを備えてインバータモジュールINVが構成されている。当然ながら、回転電機制御部17及びドライバ18を含まず、インバータ回路PMを構成するスイッチング素子と、冷却ユニットと38とによりインバータモジュールINVが構成されていてもよい。
The inverter module INV is configured to include at least the switching elements that constitute the inverter circuit PM and a
尚、図3に示すように、インバータ回路PMの直流側、つまり、インバータ回路PMと車載バッテリBTとの間には、インバータ回路PMの直流側の電圧を平滑する直流リンクコンデンサ16(平滑コンデンサ)が備えられている。インバータモジュールINVは、直流リンクコンデンサ16を含んでいてもよい。
As shown in FIG. 3, a DC link capacitor 16 (smoothing capacitor) that smoothes the voltage on the DC side of the inverter circuit PM is provided on the DC side of the inverter circuit PM, that is, between the inverter circuit PM and the vehicle battery BT. The inverter module INV may include the
回転電機制御部17は、ロータ12の回転位置(永久磁石の磁極位置)、ロータ12の回転速度、及び3相各相のステータコイル11bを流れる電流に基づいて、電流フィードバック制御を行ってインバータ回路PMを介して回転電機MGを駆動制御する。ステータコイル11bを流れる電流は、電流センサ15によって検出される。電流センサ15は、図8に示すように、例えばインバータ回路PMと回転電機MGのステータコイル11bとを接続するバスバーなどの動力線の近傍に設置された非接触型電流センサであると好適である。
The rotating electric
また、電源モジュールPWRは、コンバータ61(電圧変換回路)及び充電回路62を少なくとも備えて構成されている。本実施形態では、図8に示すように、コンバータ61及び充電回路62が共通の基板を用いて構成されている。また、本実施形態では、電源モジュールPWRは、図3に示すように、コンバータ61と、コンバータ制御部63と、充電回路62と、充電制御部64とを備えている。
The power supply module PWR is configured to include at least a converter 61 (voltage conversion circuit) and a charging
尚、本実施形態では、インバータモジュールINVに含まれる回転電機制御部17と、電源モジュールPWRに含まれるコンバータ制御部63及び充電制御部64とが、1つの同一の基板上に形成されて制御基板ECUが構成されている。制御基板ECUは、複数の制御部の機能が統合されている統合制御基板と称することもできる。
In this embodiment, the rotating
本実施形態では、図8に示すように、冷却ユニット38の上面である冷却ユニット第1面38aに、インバータ回路PM(スイッチング素子)と、直流リンクコンデンサ16と、コンバータ61と、充電回路62とが取り付けられている。脈動を生じる直流電圧を平滑する直流リンクコンデンサ16は、電流の出入りにより発熱する。また、コンバータ61はスイッチング素子を備えており、スイッチング動作の際に流れる電流によって当該スイッチング素子も発熱する。また、充電回路62にも外部電源60から供給されて車載バッテリBTを充電するための電流が流れるため、発熱する。冷却ユニット38は、冷却水が流通する冷却水路39を備えており、これらの発熱部材が冷却ユニット第1面38aに取り付けられることによって適切に冷却される。尚、最も発熱量が多く、高い温度となるのはインバータ回路PMである。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the inverter circuit PM (switching element), the
例えば、冷却水路39は、インバータ回路PMを冷却する部分が下流側となるように、即ち電源モジュールPWRの側からインバータモジュールINVの側に冷却水が流れるように、冷却ユニット38内に形成されている。発熱量が低い領域から発熱量の高い領域へ冷却水を流通させることで、発熱する冷却対象を冷却水の温度上昇を抑えた状態で適切に冷却することができる。また、回転電機MGが駆動されているとき、即ち車両が走行中には、外部電源60から車載バッテリBTを充電することはほぼない。道路を走行中に道路に設置された給電装置から非接触で給電されるような形態はあり得るが、一般的には実用化されていない。従って、回転電機MGが駆動されているとき、充電回路62は停止していることが多い。また、低圧直流電源Bを充電する際に流れる電流は、車載バッテリBTを充電する際に充電回路62を流れる電流に比べて小さく、発熱量も小さい。このため、回転電機MGが駆動中に低圧直流電源Bを充電しても、充電回路62に比べてコンバータ61の発熱量は小さい。従って、このような順路で冷却水を流通させても、インバータ回路PMを適切に冷却することができる。
For example, the cooling
インバータ回路PMの上下方向Zの上側Z1(開口方向第1側X1)には、ドライバ18が配置されている。そして、回転電機制御部17と、コンバータ制御部63と、充電制御部64とに跨がって、制御基板ECUが配置されている。概ね、上下方向視(開口方向視)において、インバータ回路PMとドライバ18と回転電機制御部17とが重複し、コンバータ61とコンバータ制御部63とが重複し、充電回路62と充電制御部64とが重複するように、制御基板ECUが配置される。本実施形態では、図1及び図8等に示すように、電源モジュールPWRは、インバータモジュールINVに対して軸方向第1側L1に隣接して配置されている。制御基板ECUは、軸方向Lに沿って、回転電機制御部17と、コンバータ制御部63と、充電制御部64とに跨がって配置されている。そして、制御基板ECUは、図1に示すように、インバータ回路PM(スイッチング素子)と冷媒回路モジュール2との上下方向Zの間に配置されている。
The
図2に示すように、減速機6は、ロータ軸13と一体的に回転する入力要素と、ケース9に固定された固定要素と、差動入力要素(差動ケース50)と一体的に回転する出力要素と、遊星ギヤを備えた遊星歯車機構として構成されている。この遊星歯車機構は、1つのサンギヤSG、2つのリングギヤ(第1リングギヤRG1、第2リングギヤRG2)と、一体的に回転する2つの遊星ギヤ(第1遊星ギヤPG1、第2遊星ギヤPG2)と、2つの遊星ギヤを回転自在に支持するキャリヤCRとを備えた複合型の遊星歯車機構である。本実施形態では、第1遊星ギヤPG1は、第2遊星ギヤPG2よりも小径に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
サンギヤSGは、ロータ12及びロータ軸13と一体的に回転する。第2リングギヤRG2は、ケース9に固定されている。第1リングギヤRG1は、第2リングギヤRG2に対して軸方向第1側L1に配置され、差動ケース50と一体的に回転するように差動ケース50に連結されている。第2遊星ギヤPG2は、サンギヤSG及び第2リングギヤRG2に噛み合い、第1遊星ギヤPG1は、第2遊星ギヤPG2と一体的に回転すると共に第1リングギヤRG1に噛み合っている。本実施形態では、サンギヤSGが入力要素であり、第2リングギヤRG2が固定要素であり、第1リングギヤRG1が出力要素である。キャリヤCRは、何れの回転要素及び固定要素にも連結されていない。
The sun gear SG rotates integrally with the
差動歯車機構5は、傘歯車式の差動歯車機構であり、何れも傘歯車のピニオンギヤ51と、サイドギヤ52とを含む。ピニオンギヤ51は、差動ケース50に支持されると共に径方向に沿って延在するように配置されたピニオンシャフト55により回転自在に支持されている。ピニオンシャフト55は、差動ケース50と一体的に回転し、ピニオンギヤ51は、ピニオンシャフト55を中心として回転(自転)自在、かつ、差動ケース50の回転軸心Aを中心として回転(公転)自在に構成されている。複数のピニオンシャフト55は、差動ケース50の回転軸心Aを中心として放射状(例えば十字状)に配置され、複数のピニオンシャフト55のそれぞれに、ピニオンギヤ51が取り付けられている。差動ケース50は、ピニオンギヤ51、サイドギヤ52、ピニオンシャフト55を内部に収容している。
The
サイドギヤ52は、第1サイドギヤ53と第2サイドギヤ54とを備えて軸方向Lに離間して一対配置されている。第1サイドギヤ53及び第2サイドギヤ54は、複数のピニオンギヤ51のそれぞれに噛み合うと共に、差動ケース50の回転軸心Aを中心として回転するように配置されている。図2に示すように、第1サイドギヤ53は、減速機6及び中空筒状のロータ軸13の径方向内側を通って軸方向Lに沿って延在する連結軸Jに連結されている。連結軸Jは、軸方向第2側L2の車輪Wである第1車輪W1に駆動連結された第1ドライブシャフトDS1と一体的に回転するように連結されている。従って、第1サイドギヤ53は、連結軸Jを介して第1車輪W1に駆動連結されている。また、第2サイドギヤ54は、軸方向第1側L1の車輪Wである第2車輪W2に駆動連結された第2ドライブシャフトDS2と一体的に回転するように連結されている。
The
車輪Wに駆動連結されて、車輪Wと一体的に回転する第1ドライブシャフトDS1、第2ドライブシャフトDS2、連結軸J、第1サイドギヤ53、第2サイドギヤ54は、何れも出力部材に相当する回転部材ということができる。第1サイドギヤ53及び第2サイドギヤ54は、差動歯車機構5であると共に出力部材ということもできる。尚、第1サイドギヤ53及び第2サイドギヤ54は、それぞれ、ピニオンギヤ51に噛み合うギヤ部と、連結軸Jや第2ドライブシャフトDS2に連結されるスプライン係合部59とを備えている。機能的に分けて考える場合、ギヤ部が差動歯車機構5に含まれる回転部材に相当し、スプライン係合部59が出力部材に相当する。
The first drive shaft DS1, the second drive shaft DS2, the connecting shaft J, the
このような車両用駆動装置100においては、回転電機MGや動力伝達機構GTが油によって潤滑(冷却を含む)されることが多く、本実施形態の車両用駆動装置100も油によって潤滑される。例えば、ケース9の下側Z2に形成された油溜まりに溜まった油がオイルポンプOP(図4参照)や、動力伝達機構GTのギヤによる掻き上げにより、軸受等の潤滑対象箇所や、回転電機MGのステータコイル11b等の冷却対象箇所に供給される。図4に示すオイル流路40は、オイルポンプOPから吐出される油が、回転電機MG(ステータコイル11bやロータ軸13の軸受等)及び動力伝達機構GT(各ギヤの軸受等)に供給される形態を例示している。当然ながら、冷却に用いられた油の温度は上昇するため、オイル流路40には油を冷却するためのオイルクーラOCも接続されている。オイルクーラOCは、冷却水と熱交換することによって油を冷却する。
In such a
上述したように、インバータモジュールINVは、インバータ回路PMを構成するスイッチング素子を冷却する冷却ユニット38を備えている。このため、車両用駆動装置100は、冷却ユニット38とラジエータ37(車載ラジエータ)とを通る経路で冷却水を循環させる冷却水回路30を構成する冷却水回路モジュール3を有している。図4に示すように、冷却水回路30には、ラジエータ37と、第1ウォーターポンプ36と、冷却ユニット38と、三方向弁35とが接続されている。冷却水回路モジュール3は、ケース9に形成される水路、及び冷却ユニット38を少なくとも含む。また、冷却水回路モジュール3は、さらに三方向弁35や第1ウォーターポンプ36を含んでいてもよい。ラジエータ37によって冷却(放熱)された冷却水は、第1ウォーターポンプ36によって冷却水回路30に送り出され、冷却ユニット38においてインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRから熱を奪い、三方向弁35を経てラジエータ37に戻って廃熱される。
As described above, the inverter module INV is provided with a
図4に示すように、冷却水回路30には、上述したオイルクーラOCも接続されている。オイルクーラOCは、冷却水回路30を流れる冷却水と熱交換することによってオイル流路40を流れる油を冷却する。また、冷却水回路30には、水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)も接続されている。水冷コンデンサ31では、エアコンディショナの冷媒と冷却水との間で熱交換を行い、温度が高くなった冷媒を冷却する。
As shown in FIG. 4, the oil cooler OC described above is also connected to the
冷却ユニット38、オイルクーラOC、水冷コンデンサ31を経て温度が上昇した冷却水は、三方向弁35を経てラジエータ37に戻って廃熱される。しかし、寒冷時などで廃熱の必要が無い場合や、逆に冷却水によって油の温度を上げたい場合、エアコンディショナによって急速暖房を行う場合、などでは、ラジエータ37による放熱は必要ない。三方向弁35は、このような場合にラジエータ37を経由することなく、冷却水を循環させるように、冷却水の流路を切り替える。
The cooling water, whose temperature has risen after passing through the cooling
上述したように、水冷コンデンサ31は、エアコンディショナの冷媒が流れる冷媒回路20に接続されている。冷媒回路20には、水冷コンデンサ31から第1バルブV1を経由してエバポレータ44を通りアキュムレータ41に至る経路(第1流路20a)と、水冷コンデンサ31から第2バルブV2を経由してアキュムレータ41に至る経路を経て、さらに、コンプレッサ42、キャビンコンデンサ43を経て第3バルブV3を経由して水冷コンデンサ31に戻る経路(第2流路20b)とが形成されている。
As described above, the water-cooled
エバポレータ44は、冷房の中核となる機能部品であり、冷媒を気化させることによって周囲から熱を奪い、冷気を車室内に放出させる。アキュムレータ41は、気体と液体とが混在した冷媒から液体を分離し、気体(冷媒ガス)のみをコンプレッサ42に供給する。コンプレッサ42は、比較的低温・低圧の冷媒ガスを圧縮して、高温・高圧にする。キャビンコンデンサ43は、ヒートポンプ方式による暖房の熱源であり、コンプレッサ42によって凝縮された熱を車室内に放出する。キャビンコンデンサ43を出た冷媒は、膨張弁である第3バルブV3を経由して水冷コンデンサ31に流れる。
The
また、本実施形態では、バッテリヒートシンク34も冷却水との熱交換によって車載バッテリBTを冷却し、温度が上昇した冷却水は、チラー32において冷媒と熱交換することによって冷却される。このため、冷媒が、水冷コンデンサ31から第4バルブV4及びチラー32を経由してアキュムレータ41に至る経路として第3流路20cが形成されている。
In this embodiment, the
チラー32には、冷却水が、チラー32から、バッテリヒートシンク34、第2ウォーターポンプ33を経てチラー32に戻る第2冷却水回路30Bが接続されている。チラー32は、水冷コンデンサ31と同様に、冷却水と冷媒との間で熱交換を行い、冷却水から熱を奪って冷却水を冷却する。バッテリヒートシンク34との熱交換によって温度が上昇した冷却水はチラー32において冷却される。車載バッテリBTを冷却するための第2冷却水回路30B、及び第2冷却水回路30Bを流れる冷却水を冷却する第3流路20cを備えることにより、急速充電や高速走行時など、車載バッテリBTに流れる電流が増加して車載バッテリBTの温度が上昇するような場合にも、車載バッテリBTに対する入出力電流の制限を緩和し易くなる。
The
上述したように、冷媒回路20には、水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)からエバポレータ44までの冷媒の流路を含む第1流路20aと、コンプレッサ42から水冷コンデンサ31までの冷媒の流路を含む第2流路20bと、チラー32を含む冷媒の流路を含む第3流路20cとが含まれる。第2流路20b及び第3流路20cに比べて第1流路20aを流れる冷媒は低温である。また、第2流路20bに比べて第3流路20cを流れる冷媒は低温である。
As described above, the
本実施形態では、冷媒回路20を構成する流路の一部は、ケース9の第1カバー93を利用して形成されている。また、図1及び図5等に示すように、冷媒回路20における冷媒の流量又は流路を制御する制御弁V(第1バルブV1、第2バルブV2、第3バルブV3、第4バルブV4)が、第1カバー93の開口方向第2側X2(開口方向ケース側)とは反対側(開口方向第1側X1(開口方向反ケース側))を向く面である第1カバー第1面93aに取り付けられている。図1及び図5から図7に示すように、これら第1カバー93に形成された冷媒回路20及び制御弁Vにより、冷媒回路モジュール2が構成されている。
In this embodiment, a part of the flow path constituting the
冷媒回路モジュール2には、冷媒回路20における冷媒の流路を構成する機能部品としての水冷コンデンサ31、チラー32、アキュムレータ41が取り付けられている。冷媒回路モジュール2と、これらの機能部品とを合わせて、冷媒モジュール1が構成されている。尚、車載バッテリBTが冷却水を用いて冷却されない構成の場合、即ち、第3流路20cが形成されていない場合には、チラー32は備えられていなくてもよい。従って、冷媒回路モジュール2、水冷コンデンサ31、アキュムレータ41により、冷媒モジュール1が構成されていてもよい。
The
尚、冷媒路構成部材には、制御弁V及び機能部品を含み、機能部品には、水冷コンデンサ31、チラー32、アキュムレータ41を含む。また、本実施形態では、冷媒モジュール1には含まれないが、コンプレッサ42、キャビンコンデンサ43、エバポレータ44、バッテリヒートシンク34も、機能部品である。また、第2ウォーターポンプ33も機能部品であり、例えば図4に示すように、第2ウォーターポンプ33も車両用駆動装置100に一体的に備えられる場合には、冷媒モジュール1に含むことができる。アキュムレータ41は、図1、図5から図7、図9に示すように、第1カバー93に取り付けられた場合には冷媒モジュール1に含まれるが、車両用駆動装置100とは別に配置されて、冷媒モジュール1には含まれない構成であってもよい。
The refrigerant path components include the control valve V and functional parts, including the water-cooled
上記において例示した機能部品の内、少なくとも水冷コンデンサ31は、冷媒モジュール1に含まれる特定機能部品に相当する。また、水冷コンデンサ31と共に冷媒モジュール1を構成する場合があるチラー32、アキュムレータ41も、態様によっては特定機能部品に相当する。
Of the functional parts exemplified above, at least the water-cooled
また、第1カバー93において冷媒回路20が形成されている部分を冷媒マニホールド21と称する。図9に示すように、冷媒マニホールド21は、第1マニホールド23と第2マニホールド24とに区分されている。第1マニホールド23と第2マニホールド24とは、連絡流路22を介して接続可能に構成されている。上述したように、冷媒回路20には、相対的に低温の冷媒が流れる第1流路20aと、相対的に高温の冷媒が流れる第2流路20bとがある。水冷コンデンサ31からエバポレータ44までの冷媒の流路である第1流路20aは、主に第1マニホールド23に形成されている。また、コンプレッサ42から水冷コンデンサ31までの冷媒の流路である第2流路20bは、主に第2マニホールド24に形成されている。第1マニホールド23は、冷媒回路20の第1流路領域20Aに相当し、第2マニホールド24は、冷媒回路20の第2流路領域20Bに相当する。
The portion of the
尚、冷媒マニホールド21には、エバポレータ44、キャビンコンデンサ43など、車両用駆動装置100とは一体化されない機能部品と冷媒マニホールド21とを接続する配管の接続部99が設けられている。好ましくは、制御弁Vと同様に、第1カバー93における開口方向第1側X1(開口方向ケース側とは反対側)を向く面である第1カバー第1面93aに、接続部99が形成されていると好適である。
The
図9には、第3流路20cが第1マニホールド23に形成されている形態を例示している。しかし、第3流路20cの少なくとも一部が、冷媒マニホールド21に形成される場合、第3流路20cは、第1マニホールド23及び第2マニホールド24の何れに形成されてもよい。当然ながら、第1マニホールド23及び第2マニホールド24の双方に跨がって形成されていてもよい。
Figure 9 illustrates an example in which the
本実施形態では、第1収容室E1及び第2収容室E2が1つの部材であるケース本体90を用いて形成されている。しかし、例えば、第1収容室E1を形成する第1ケース本体と、第2収容室E2を形成する第2ケース本体とが別部材で構成され、第1ケース本体と第2ケース本体とが連結されて第1収容室E1及び第2収容室E2を有するケース9が形成されてもよい。第1カバー93は、インバータモジュールINVを収容する第1収容室E1を閉塞するカバーであり、冷媒回路モジュール2は、第1カバー93を冷媒マニホールド21として用いると共に、第1カバー93に制御弁Vを取り付けて構成されている。また、第1カバー93には複数の冷媒路構成部材(制御弁V,機能部品)が取り付けられて、冷媒モジュール1が構成されている。従って、インバータモジュールINVと、インバータモジュールINVを収容するケース9(第1ケース部91)と、ケース9の開口部(第1開口部9a)を閉塞するカバー(第1カバー93)と、エアコンディショナ用の冷媒を循環させる冷媒回路20を構成する冷媒モジュール1とを備えて、車載インバータユニット10が構成されているということもできる。
In this embodiment, the first storage chamber E1 and the second storage chamber E2 are formed using a
上述したように、冷媒モジュール1は、冷媒回路20における冷媒の流路である冷媒流路29(図4参照)と、冷媒流路29により互いに接続されて冷媒回路20を構成する複数の機能部品とを備えている。そして、冷媒流路29が、第1カバー93の内部に形成されている。図1及び図7に示すように、第1カバー93は、ケース9に対して第1開口部9aの開口面に沿う方向(開口面方向Y)の何れかの側に突出した突出部93pを備える。図1、図5、図7等に示すように、複数の機能部品の少なくとも一部である特定機能部品が、突出部93pにおける第1カバー第2面93b(第1カバー93の開口方向ケース側を向く面)に取り付けられ、冷媒流路29に接続されている。尚、電源モジュールPWRは、第1収容室E1に収容されていてもよいし、されていなくてもよい。
As described above, the
本実施形態によれば、インバータモジュールINVとインバータモジュールINVを収容するためのケース9及び第1カバー93に対して、冷媒モジュール1を一体的に設けることができる。即ち、インバータモジュールINVと冷媒モジュール1とを一体化することができる。従って、インバータモジュールINVと冷媒モジュール1とが独立している場合に比べて、部品点数の削減を図り易く、比較的小型の車両にもこの車載インバータユニット10を搭載し易い。また、冷媒モジュール1の特定機能部品が、第1カバー第2面93bに取り付けられている。これにより、当該特定機能部品は、ケース9における第1収容室E1の外側に、第1収容室E1に並んで配置されることになる。このため、インバータモジュールINVと冷媒モジュール1とを一体化しつつ、これらを適切に第1収容室E1の内側と外側とに分けて配置することができる。さらに、冷媒モジュール1の特定機能部品とケース9及びインバータモジュールINVとを、第1カバー93に対して同じ側(開口方向第2側X2(開口方向ケース側))に配置することができる。従って、インバータモジュールINVと冷媒モジュール1とを一体化しつつ、車載インバータユニット10の大型化を抑制することができる。
According to this embodiment, the
上述したように、ケース9の第1ケース部91は、第1開口部9a(ケースの開口部)を囲むと共に開口方向Xに沿って延在するように配置された周壁部96を備えている。本実施形態では、図1、図7等に示すように、第1開口部9aの開口面に沿う方向である開口面方向Yの内、特定の方向を特定開口面方向Ya(第1方向)として、突出部93pは、特定開口面方向Ya(第1方向)における一方側である特定開口面方向第1側Ya1(第1方向第1側)に向かってケース9から突出している。特定機能部品は、特定開口面方向Ya(第1方向)に沿う特定開口面方向視(第1方向視)で、周壁部96と重複する位置に配置されている。
As described above, the
尚、特定機能部品が複数存在する場合は、全ての特定機能部品が、周壁部96と重複する位置に配置されている。例えば、図1、図5等に示すように、特定機能部品として、水冷コンデンサ31、アキュムレータ41、チラー32を含むような場合、水冷コンデンサ31、アキュムレータ41、チラー32の全てが周壁部96と重複する位置に配置されている。
When there are multiple specific functional parts, all of the specific functional parts are arranged in positions that overlap with the
第1開口部9a(開口部)を囲む周壁部96は、ケース9においてインバータモジュールINVを収容する収容区間と特定開口面方向視(第1方向視)で重複する。インバータモジュールINVは、当該収容空間に収容されるので、冷媒モジュール1の特定機能部品と、ケース9と、インバータモジュールINVとを、特定開口面方向視(第1方向視)で互いに重複させて配置することができる。従って、車載インバータユニット10が例えば開口方向Xや、開口方向X及び特定開口面方向Ya(第1方向)に直交する方向へ大型化することを抑制し易い。即ち、本構成によれば、インバータモジュールINVと冷媒モジュール1とを一体化しつつ、車載インバータユニット10の大型化を抑制することができる。
The
本実施形態の車両用駆動装置100は、車載インバータユニット10と、回転電機MGと、車輪Wに駆動連結される出力部材と、回転電機MGと出力部材との間で駆動力を伝達する動力伝達機構GTとを備えて構成することができる。上述したように、ケース9は、インバータモジュールINVを収容する第1収容室E1と、回転電機MG及び動力伝達機構GTを収容する第2収容室E2とを備える。図1、図5から図7に示すように、第1収容室E1と第2収容室E2とは、開口方向Xに並ぶように配置されている。そして、図1及び図7に示すように、特定機能部品は、開口方向Xに沿う開口方向視で、ケース9の第2収容室E2を囲む部分である筒状周壁部97と重複する位置に配置されている。
The
第1カバー93(カバー)の突出部93pにおける開口方向ケース側を向く面(第1カバー第2面93b)には、特定機能部品が取り付けられている。特定機能部品とケース9の第2収容室E2を囲む部分(筒状周壁部97)とが開口方向視で重複しない場合には、突出部93p及び特定機能部品は、ケース9の第2収容室E2を囲む部分(筒状周壁部97)に対して、突出部93pが突出する方向に突出することになる。即ち、ケース9の外形に対して、特定機能部品が取り付けられた状態の車両用駆動装置100は、突出部93pが突出する方向に大きくなり易い。本構成によれば、特定機能部品とケース9の第2収容室E2を囲む部分(筒状周壁部97)とが開口方向視で重複しているため、これらが重複していない場合に比べて、開口方向視での車両用駆動装置100の小型化を図り易い。
A specific functional part is attached to the surface (first cover
図1及び図7に示すように、第2ケース部92において第2収容室E2を囲む部分である筒状周壁部97は、第1ケース部91(第1ケース部91の周壁部96)に対して特定開口面方向第1側Ya1(第1方向第1側)に膨出している。従って、突出部93pと筒状周壁部97との間、少なくとも特定機能部品と筒状周壁部97との間には、車両用駆動装置100に外接する仮想的な直方体を考えた場合に、当該直方体の面と特定機能部品と筒状周壁部97とに囲まれたケース外配置領域E3が形成される。このケース外配置領域E3に、例えば、三方向弁35や第1ウォーターポンプ36を含むことで、上述した冷却水回路モジュール3の多くの構成要素を車両用駆動装置100と一体化することもできる。
1 and 7, the cylindrical
また、ケース外配置領域E3には、三方向弁35や第1ウォーターポンプ36に代えて、或いは、三方向弁35や第1ウォーターポンプ36に加えて、オイルポンプOPやオイルクーラOCが配置されてもよい。オイルポンプOPがケース9内に配置される場合には、オイルクーラOCのみがケース外配置領域E3に配置されてもよい。
In addition, an oil pump OP and an oil cooler OC may be arranged in the case exterior arrangement area E3 instead of or in addition to the three-
また、本実施形態の車両用駆動装置100は、第2収容室E2に収容された油を冷却するためのオイルクーラOCと、オイルクーラOCとラジエータ37とを通る経路で冷却水を循環させる冷却水回路30を構成する冷却水回路モジュール3とをさらに備えている。本実施形態では、三方向弁35、第1ウォーターポンプ36、冷却ユニット38により冷却水回路モジュール3が構成されている形態を例示している。しかし、冷却水回路モジュール3は、冷却ユニット38を経由することなく構成されていてもよい。また、特定機能部品には、エアコンディショナ用の冷媒と冷却水との熱交換により冷媒を冷却するための冷媒用熱交換器である水冷コンデンサ31が含まれている。
The
このような構成により、冷媒回路20を流れるエアコンディショナ用の冷媒を冷却水により冷却することができる。冷却水は、ラジエータ37(車載ラジエータ)を通る経路で循環するので、エアコンディショナ用の冷媒の熱をラジエータ37により車外に排出することができる。また本構成によれば、このような水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)が冷媒路構成部材を介してケース9に一体的に固定される。従って、冷媒回路20を構成する機能部品を接続する配管等を少なく抑えることができる。
With this configuration, the air conditioner refrigerant flowing through the
また、上述したように、機能部品には、冷媒回路20における冷媒の流量又は流路を制御する制御弁Vが含まれる。また、特定機能部品には、冷媒を液体と気体とに分離するためのアキュムレータ41を含むことができる。制御弁Vは、第1カバー93(カバー)における開口方向第2側X2(開口方向ケース側)とは反対側を向く面(第1カバー第1面93a)に取り付けられている。そして、水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)とアキュムレータ41とは、ケース9の第1収容室E1を囲む壁部(周壁部96)に沿って並ぶように配置されている。
As described above, the functional parts include a control valve V that controls the flow rate or flow path of the refrigerant in the
制御弁Vが第1カバー93(カバー)における開口方向第2側X2(開口方向ケース側)とは反対側を向く面(第1カバー第1面93a)に取り付けられることで、例えば、第1カバー93(カバー)を挟んで制御弁Vと特定機能部品とを比較的近づけて配置することができる。また、複数の特定機能部品を壁部(周壁部96)に沿って並べることによって、これら複数の特定機能部品を効率的に配置することができる。従って、本構成によれば、車両用駆動装置100の大型化を抑制しつつ、冷媒モジュール1の複数の機能部品を適切に配置することができる。
By attaching the control valve V to the surface (first cover
上述したように、本実施形態では、車載バッテリBTに電気的に接続され、車載バッテリBTの電圧変換を行うコンバータ61(電圧変換回路)及び外部電源60から車載バッテリBTへの充電を行うための充電回路62を備えた電源モジュールPWRも、インバータモジュールINVと共に、第1収容室E1に収容されている。この場合、上述した車載インバータユニット10に、電源モジュールPWRを含んでいてもよい。
As described above, in this embodiment, the power supply module PWR, which is electrically connected to the vehicle battery BT and includes a converter 61 (voltage conversion circuit) that converts the voltage of the vehicle battery BT and a charging
即ち、車両用駆動装置100は、ロータ12を備えた回転電機MGと、車輪Wに駆動連結される出力部材と、回転電機MGと出力部材との間で駆動力を伝達する動力伝達機構GTと、回転電機MGを駆動制御するためのインバータモジュールINVと、車載バッテリBTに電気的に接続され、車載バッテリBTの電圧変換を行うコンバータ61(電圧変換回路)及び外部電源60から車載バッテリBTへの充電を行うための充電回路62を備えた電源モジュールPWRと、エアコンディショナ用の冷媒を循環させる冷媒回路20を構成する冷媒回路モジュール2と、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRを収容する第1収容室E1と、回転電機MG及び動力伝達機構GTを収容する第2収容室E2とを備えたケース9とを備えている。図1及び図2に示すように、動力伝達機構GTは、ロータ12に対して軸方向第1側L1に配置されている。インバータモジュールINVは、インバータ回路PMを構成するスイッチング素子と、スイッチング素子を冷却する冷却ユニット38とを備える。
That is, the
図1、図5、図6等に示すように、インバータモジュールINVは、回転電機MGより上側Z1であって、上下方向Zに沿う上下方向視で回転電機MGと重複する位置に配置されている。また、図1、図5、図6、図8、図9等に示すように、電源モジュールPWRは、インバータモジュールINVに対して軸方向第1側L1に隣接して配置されている。冷媒回路モジュール2は、図1、図5、図6、図7に示すように、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRに対して上下方向Zの上側Z1であってインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと上下方向視で重複する位置に配置されている。且つ、冷媒回路モジュール2は、図5から図7等に示すように、ケース9に一体的に固定されている。
As shown in Figures 1, 5, 6, etc., the inverter module INV is disposed above the rotating electric machine MG at a position Z1 that overlaps with the rotating electric machine MG when viewed in the vertical direction Z. Also, as shown in Figures 1, 5, 6, 8, 9, etc., the power supply module PWR is disposed adjacent to the inverter module INV on the first axial side L1. As shown in Figures 1, 5, 6, and 7, the
尚、図1、図5、図6等に示すように、電源モジュールPWRは、動力伝達機構GTより上側Z1であって、上下方向Zに沿う上下方向視で動力伝達機構GTと重複する位置に配置されている。 As shown in Figures 1, 5, 6, etc., the power supply module PWR is disposed above the power transmission mechanism GT on the Z1 side and in a position that overlaps with the power transmission mechanism GT when viewed in the vertical direction Z.
本実施形態では、車両用駆動装置100は、回転電機MG及び動力伝達機構GTを含む駆動ユニットに、回転電機MGを駆動制御するためのインバータモジュールINVを一体的に備えるだけでなく、さらに、電源モジュールPWRと、エアコンディショナのための冷媒回路モジュール2とを、駆動ユニットに一体的に備える。従って、駆動ユニット及びインバータモジュールINVと電源モジュールPWR及び冷媒回路モジュール2とを接続する配線や配管等を少なく抑えることができると共に、これらを収容するケース9を一体化することで多くの機能を備えた車両用駆動装置100の全体の小型化を図り易い。また、この構成によれば、大電流がステータコイルを流れるために発熱量の多い回転電機MGの上側Z1に冷却ユニット38を備えたインバータモジュールINVが配置され、電源モジュールPWRは、インバータモジュールINVに対して軸方向第1側L1、すなわち、回転電機MGに対して動力伝達機構GTが配置された側に隣接して配置されている。冷媒回路モジュール2は、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRに対して上側Z1に配置されており、回転電機MGにより生じた熱が冷媒回路モジュール2に伝わることは、冷却ユニット38を備えたインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRにより阻害される。従って、冷媒回路モジュール2が回転電機MGの発熱により受ける影響を少なく抑え易い。
In this embodiment, the
また、車両用駆動装置100は、図4に示すように、第2収容室E2に収容された油を冷却するためのオイルクーラOCと、オイルクーラOCとラジエータ37(車載ラジエータ)とを通る経路で冷却水を循環させる冷却水回路30を構成する冷却水回路モジュール3とをさらに備えている。また、冷媒回路モジュール2は、冷媒回路20における冷媒の流路を構成する冷媒マニホールド21(冷媒路構成部材)と、冷媒マニホールド21に取り付けられる制御弁Vとを備えている。冷媒マニホールド21には、冷媒回路20を構成する機能部品として、さらに、冷媒と冷却水との熱交換により冷媒を冷却するための水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)が取りけられている。
As shown in FIG. 4, the
この構成によれば、冷媒回路20を流れるエアコンディショナ用の冷媒を冷却水により冷却することができる。冷却水は、ラジエータ37(車載ラジエータ)を通る経路で循環するので、エアコンディショナ用の冷媒の熱をラジエータ37により車外に排出することができる。また、この構成によれば、このような水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)が冷媒マニホールド21(冷媒路構成部材)を介してケース9に一体的に固定される。従って、冷媒回路20を構成する機能部品を接続する配管等を少なく抑えることができる。
According to this configuration, the air conditioner refrigerant flowing through the
図4及び図9を参照して上述したように、本実施形態では、冷媒回路20に、水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)からエバポレータ44までの冷媒の流路である第1流路領域20Aと、コンプレッサ42から水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)までの冷媒の流路である第2流路領域20Bとが含まれる。そして、第1流路領域20Aは、インバータモジュールINVと上下方向視で重複するように配置され、第2流路領域20Bは、電源モジュールPWRと上下方向視で重複するように配置されている。
As described above with reference to Figures 4 and 9, in this embodiment, the
インバータ回路PMを構成するスイッチング素子には大電流が流れるために発熱し易い。このため、放熱を考慮すると当該スイッチング素子の近傍の温度は高くならないことが好ましい。また、インバータモジュールINVに、インバータ回路PMを制御する制御回路(回転電機制御部17、ドライバ18:図3参照)が含まれる場合、当該制御回路を構成する電子部品は比較的熱に弱いことが多い。このため、当該制御回路の近傍の温度も高くならないことが好ましい。本構成によれば、冷媒回路20における比較的低温となる第1流路領域20AがインバータモジュールINVに近い位置に配置され、冷媒回路20における比較的高温となる第2流路領域20Bが電源モジュールPWRに近い位置に配置される。従って、インバータモジュールINVにおいてインバータ回路PMを構成するスイッチング素子や、インバータ回路PMの制御回路に冷媒回路モジュール2からの熱が伝わりにくいようにすることができる。
The switching elements constituting the inverter circuit PM tend to generate heat because a large current flows through them. For this reason, it is preferable that the temperature near the switching elements not become high in consideration of heat dissipation. In addition, when the inverter module INV includes a control circuit (rotating
図4を参照して上述したように、冷媒回路20は、冷媒を液体と気体とに分離するためのアキュムレータ41を備えている。そして、図1、図7、図9等に示すように、水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)とアキュムレータ41とは、上下方向視でインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと重複せず、図7に示すように、上下方向Zの配置領域がインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと重複する位置に配置されている。
As described above with reference to FIG. 4, the
冷媒回路20を構成する部品の内、水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)とアキュムレータ41とは比較的大型になり易い。この構成によれば、そのような水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)とアキュムレータ41とを、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと並べて配置することができる。従って、車両用駆動装置100の上下方向Zの寸法の小型化を図り易い。
Of the components that make up the
尚、図4を参照して上述したように、本実施形態では、冷媒回路20は、第2冷却水回路30Bを流れる冷却水と冷媒との熱交換によって当該冷却水を冷却するための冷却水用熱交換器であるチラー32を備えている。図1、図7、図9等に示すように、チラー32も、上下方向視でインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと重複せず、図7に示すように、上下方向Zの配置領域がインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと重複する位置に配置されている。冷媒回路20を構成する部品の内、チラー32も比較的大型になり易い。この構成によれば、そのようなチラー32も、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと並べて配置することができる。従って、車両用駆動装置100の上下方向Zの寸法の小型化を図り易い。
As described above with reference to FIG. 4, in this embodiment, the
詳細な経路は省略するが、図1、図8に示すように、冷却ユニット38は、冷却水が流通する冷却水路39を備えている。インバータ回路PMを構成するスイッチング素子は、冷却ユニット38の上面である冷却ユニット第1面38aに取り付けられている。そして、インバータ回路PMを制御する制御基板ECUが、スイッチング素子と冷媒回路モジュール2との上下方向Zの間に配置されている。
Although detailed paths are omitted, as shown in Figures 1 and 8, the cooling
インバータ回路PMを構成するスイッチング素子には大電流が流れるために発熱し易い。また、インバータ回路PMを制御する制御基板ECUに搭載されて、インバータ回路PMを制御する制御回路を構成する電子部品は比較的熱に弱いことが多い。本構成によれば、冷却ユニット38により、回転電機MGからの熱が伝わりにくい場所に、スイッチング素子及び制御基板ECUを配置することができ、冷却ユニット38の上面(冷却ユニット第1面38a)に取り付けられたスイッチング素子を冷却ユニット38によって適切に冷却すると共に、回転電機MGからの熱が制御基板ECUに伝わりにくくすることができる。
The switching elements that make up the inverter circuit PM tend to generate heat because a large current flows through them. In addition, the electronic components that are mounted on the control board ECU that controls the inverter circuit PM and that make up the control circuit that controls the inverter circuit PM are often relatively sensitive to heat. With this configuration, the cooling
上述したように、本実施形態の車両用駆動装置100は、回転電機MG、動力伝達機構GT、インバータモジュールINVを一体的に備えるだけでなく、さらに、エアコンディショナのための冷媒回路モジュール2を一体的に備える。インバータモジュールINVなどの冷却対象を冷却する手段として、冷却ユニット38だけでなく、エアコンディショナ用の冷媒も利用することができ、冷却効率を高め易い。ここで、さらに、図10に示すように、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間に、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVと間で熱を伝達する伝熱材8が配置されると好適である(後述する図11についても同様。)。伝熱材8は、伝熱材8が配置される部材間の離間距離の公差を許容できる形状の自由度を有する材質、例えば弾性力を有する部材であると好適である。例えば、伝熱材8は、シリコンやアクリルを用いることができる。
As described above, the
図10は、図6の背面図に対応する説明図であり、車両用駆動装置100を前後方向第2側H2から見た模式的な背面図を用いて伝熱材8の配置の一例を示している。このように伝熱材8が配置されることにより、低い熱抵抗で、インバータモジュールINVで発生した熱を冷媒回路モジュール2に伝達し、冷媒を介して放熱させることができる。
Figure 10 is an explanatory diagram corresponding to the rear view of Figure 6, and shows an example of the arrangement of the
図10に示すように、本実施形態では、車両用駆動装置100は、伝熱材8として第1伝熱材81と第2伝熱材82とを備えている。伝熱材8は、少なくともスイッチング素子(ここではインバータ回路PMを構成するパワーモジュール)と冷媒回路モジュール2との間で熱を伝達するように配置されていると好適である。本実施形態では、第1伝熱材81が、スイッチング素子と冷媒回路モジュール2との間に配置されている。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, the
インバータモジュールINVを構成する部材の中では、大きな電流が流れるスイッチング素子が最も発熱量の大きい部材であることが多い。伝熱材8が、スイッチング素子と冷媒回路モジュール2との間で熱を伝達するように配置されることで、インバータモジュールINVの放熱効果をより高めることができる。
Of the components that make up the inverter module INV, the switching elements through which large currents flow are often the components that generate the most heat. By arranging the
図3を参照して上述したように、インバータモジュールINVは、インバータ回路PMを制御する回転電機制御部17を備えている。回転電機制御部17は、複数のスイッチング素子により構成されたインバータ回路PMとは別に、インバータ制御基板として構成されている。本実施形態では、インバータ制御基板は、複数の制御部を構成する回路が実装された統合制御基板として形成された制御基板ECUの一部に相当する。図10に示すように、制御基板ECUの一部であるインバータ制御基板は、スイッチング素子と冷媒回路モジュール2との上下方向Zの間に配置されている。伝熱材8は、インバータ制御基板と冷媒回路モジュール2との間でも熱を伝達するように配置されている。本実施形態では、第2伝熱材82が、インバータ制御基板と冷媒回路モジュール2との間でも熱を伝達するように配置されている。
As described above with reference to FIG. 3, the inverter module INV includes a rotating electric
インバータ制御基板には、スイッチング素子を制御するスイッチング制御信号を生成するためにマイクロコンピュータなどの論理演算素子を中核とした回路や、当該回路とスイチング素子とを中継するドライバが形成される(尚、図3及び図8に例示するように、ドライバ18は制御基板ECUとは別に形成されていてもよい。)。論理演算素子は熱に強くはないため、スイッチング素子による発熱などの影響で環境温度が上昇することは好ましくない。伝熱材8がインバータ制御基板と冷媒回路モジュール2との間でも熱を伝達するように配置されていることにより、インバータ制御基板の温度上昇を抑制することができる。
The inverter control board is formed with a circuit centered on a logic operation element such as a microcomputer to generate a switching control signal that controls the switching elements, and a driver that relays the circuit and the switching elements (note that, as shown in Figs. 3 and 8, the
尚、当然ながら、第1伝熱材81のみが備えられ、第2伝熱材82が備えられていない形態を妨げるものではない。また、上記においては、第1伝熱材81がインバータ回路PM(スイッチング素子)と冷媒回路モジュール2との上下方向Zの間に配置される形態を例示したが、例えばインバータモジュールINVが図8に例示するような形態の場合には、伝熱材8がドライバ18と冷媒回路モジュール2との上下方向Zの間に配置されていてもよい。ドライバ18にもインバータ回路PM(スイッチング素子)からの熱が伝搬するため、ドライバ18と冷媒回路モジュール2との間に伝熱材8が配置されていても、インバータモジュールINVの冷却効果を得られる。即ち、伝熱材8は、インバータモジュールINVと冷媒回路モジュール2との上下方向Zの間に、熱を伝達するように配置されていればよい。
Of course, this does not preclude a configuration in which only the first
ところで、上述したように、第1カバー93において冷媒回路20が形成されている部分は冷媒マニホールド21である。そして、図9を参照して例示した形態では、冷媒マニホールド21は、連絡流路22を介して接続可能な第1マニホールド23と第2マニホールド24とに区分されている。上述したように、冷媒回路20には、相対的に低温の冷媒が流れる第1流路20aと、相対的に高温の冷媒が流れる第2流路20bとがあり、水冷コンデンサ31からエバポレータ44までの冷媒の流路である第1流路20aは、主に第1マニホールド23に形成されている。また、コンプレッサ42から水冷コンデンサ31までの冷媒の流路である第2流路20bは、主に第2マニホールド24に形成されている。そして、第1マニホールド23は、冷媒回路20の第1流路領域20Aに相当し、第2マニホールド24は、冷媒回路20の第2流路領域20Bに相当する。
As described above, the portion of the
図4に示すように、冷媒回路20には、相対的に低温の冷媒が流れる第1流路20aと、相対的に高温の冷媒が流れる第2流路20bとの間の温度(中温)の冷媒が流れる第4流路20d、第5流路20eも形成されている。本実施形態では、上述したように、第1流路20aは、水冷コンデンサ31から第1バルブV1を経由してエバポレータ44を通りアキュムレータ41に至る流路に含まれる。この流路の内、膨張弁である第1バルブV1(制御弁)からエバポレータ44までの流路は、狭義の第1流路20aである。この場合、水冷コンデンサ31から第1バルブV1までの流路は第4流路20dであり、エバポレータ44からアキュムレータ41を経てコンプレッサ42に至る流路は第5流路20eである。また、上述したように、第2流路20bは、コンプレッサ42、キャビンコンデンサ43を経て第3バルブV3を経由して水冷コンデンサ31に戻る流路に含まれる。第1流路20a、第2流路20b、第4流路20d、第5流路20eの内、最も低温の冷媒が流れるのは第1流路20aであり、最も高温の冷媒が流れるのは第2流路20bであり、第4流路20d及び第5流路20eには、第1流路20aを流れる冷媒の温度と第2流路20bを流れる冷媒の温度との中間の温度の冷媒が流れる。
4, the
図11は、図10と同様に、図6の背面図に対応する説明図であり、車両用駆動装置100を前後方向第2側H2から見た模式的な背面図を用いて、冷媒マニホールド21の区分け及び伝熱材8の配置の一例を示している。
Like FIG. 10, FIG. 11 is an explanatory diagram corresponding to the rear view of FIG. 6, and shows an example of the division of the
図11に示すように、冷媒マニホールド21は、第1マニホールド23と第2マニホールド24との2つではなく、第1マニホールド23と第2マニホールド24と第3マニホールド25との3つに区分されていてもよい。第1マニホールド23には、狭義の第1流路20aが形成され、第2マニホールド24には第2流路20bが形成され、第3マニホールド25には第4流路20d及び第5流路20eの内の少なくとも一方が形成されている。図9に対応する図の例示は省略するが、第1マニホールド23は、冷媒回路20の第1流路領域に相当し、第2マニホールド24は、冷媒回路20の第2流路領域に相当し、第3マニホールド25は、冷媒回路20の第3流路領域に相当する。
As shown in FIG. 11, the
そして、図11に示すように、インバータモジュールINVと第1流路領域(第1マニホールド23)とが、上下方向視で重複するように配置され、インバータモジュールINVと第1流路領域(第1マニホールド23)との上下方向Zの間に、伝熱材8が配置されている。
As shown in FIG. 11, the inverter module INV and the first flow path region (first manifold 23) are arranged so as to overlap when viewed in the vertical direction, and the
即ち、車両用駆動装置100は、冷却ユニット38とラジエータ37とを通る経路で冷却水を循環させる冷却水回路30を構成する冷却水回路モジュール3を備えており、冷媒回路モジュール2は、冷媒回路20における冷媒の流路を構成する冷媒路構成部材を備えている。冷媒路構成部材には、冷媒と冷却水との熱交換により冷媒を冷却するための水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)と、水冷コンデンサ31とエバポレータ44との間に配置される第1バルブV1(制御弁、膨張弁)とが取り付けられている。冷媒回路20には、第1バルブV1からエバポレータ44までの冷媒の流路である第1流路領域と、コンプレッサから水冷コンデンサ31までの冷媒の流路である第2流路領域と、エバポレータ44からコンプレッサ42までの冷媒の流路である第3流路領域とが含まれる。そして、インバータモジュールINVと第1流路領域とが、上下方向視で重複するように配置され、インバータモジュールINVと第1流路領域との上下方向Zの間に、伝熱材8が配置されている。
That is, the
尚、エバポレータ44からコンプレッサ42までの冷媒の流路は、上述した第5流路20eである。従って、第5流路20eは、冷媒回路20における第3流路領域に相当する。第5流路20eは、第1流路20aを流れる冷媒の温度と第2流路20bを流れる冷媒の温度との中間の温度の冷媒が流れる。第4流路20dも、同様に当該中間の温度の冷媒が流れる。従って、第4流路20dも、冷媒回路20における第3流路領域に相当するということができる。
The refrigerant flow path from the
車室内に冷気を供給する車載エバポレータ(エバポレータ44)に冷媒を供給する制御弁(第1バルブV1)は、一般的に膨張弁で構成されており、この制御弁を通った冷媒の流路である第1流路領域は、第1流路領域、第2流路領域及び第3流路領域の中で冷媒の温度が最も低い。本構成によれば、冷媒回路モジュール2の中で最も冷媒の温度が低い第1流路領域とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間に、伝熱材8が配置されているため、インバータモジュールINVの放熱効果を高め易い。
The control valve (first valve V1) that supplies refrigerant to the vehicle evaporator (evaporator 44) that supplies cool air to the vehicle cabin is generally configured as an expansion valve, and the first flow path region, which is the flow path of the refrigerant that passes through this control valve, has the lowest refrigerant temperature among the first flow path region, the second flow path region, and the third flow path region. With this configuration, the
図11に示すように、第3マニホールド25は、軸方向Lにおける配置位置が、第1マニホールド23と第2マニホールド24との間となるように配置されている。本実施形態では、軸方向第2側L2から軸方向第1側L1に向かって、第1マニホールド23、第3マニホールド25、第2マニホールド24の順に配置されている。即ち、冷媒回路20は、第1流路領域と第2流路領域との間に第3流路領域が配置されるように、冷媒路構成部材に構成されている。
As shown in FIG. 11, the
冷媒と冷却水との熱交換により冷媒を冷却するための冷媒用熱交換器(水冷コンデンサ31)までの流路である第2流路領域における冷媒の温度は、第1流路領域、第2流路領域、第3流路領域の中で最も高い。冷媒回路モジュール2において、第1流路領域と第2流路領域との間に第3流路領域が配置されていることで、第2流路領域から第1流路領域へ熱が伝搬することを抑制することができ、第1流路領域の冷媒の温度が上昇することを抑え易い。
The temperature of the refrigerant in the second flow path region, which is the flow path to the refrigerant heat exchanger (water-cooled condenser 31) for cooling the refrigerant by heat exchange between the refrigerant and the cooling water, is the highest among the first flow path region, the second flow path region, and the third flow path region. In the
但し、第1流路領域と第2流路領域と第3流路領域とが、第1マニホールド23と第2マニホールド24と第3マニホールド25とに区分されていることにより、第1マニホールド23を流れる冷媒に、第2マニホールド24を流れる冷媒の熱が伝搬することは抑制される。従って、第3マニホールド25(第3流路領域)が、第1マニホールド23と第2マニホールド24との間(第1流路領域と第2流路領域との間)に配置されていない形態を妨げるものではない。
However, because the first flow path region, the second flow path region, and the third flow path region are divided into the
また、このように冷媒マニホールド21が第1マニホールド23、第2マニホールド24、第3マニホールド25に区分されている場合、伝熱材8を備えることなく車両用駆動装置100が構成されていてもよい。冷媒マニホールド21がこのように区分されることにより、第1マニホールド23に形成された冷媒流路29を通る冷媒の温度をより低く維持し易くなる。従って、伝熱材8を用いることなく、いわゆる空冷によってインバータモジュールINVを冷却する構成も好適である。
In addition, when the
上述したように、車両用駆動装置100には、車載バッテリBTに電気的に接続され、車載バッテリBTの電圧変換を行うコンバータ61(電圧変換回路)及び外部電源60から車載バッテリBTへの充電を行うための充電回路62を備えた電源モジュールPWRを備えている。そして、図1、図5から図7、図10、図11に示すように、電源モジュールPWRは、第1収容室E1に収容されている。また、上述したように、動力伝達機構GTは、ロータ12に対して軸方向第1側L1に配置されており、電源モジュールPWRは、インバータモジュールINVに対して軸方向第1側L1に隣接して配置されている。そして、第2流路領域(第2マニホールド24)は、第1流路領域(第1マニホールド23)に対して軸方向第1側L1に配置されている。
As described above, the
インバータモジュールINVと電源モジュールPWRとを軸方向Lに沿って並べて配置し、共に第1収容室E1に共に収容することにより、車両用駆動装置100の全体の小型化を図り易い。また、動力伝達機構GTに比べて発熱量の大きい回転電機MGと動力伝達機構GTとの軸方向Lにおける並び順、及び、電源モジュールPWRに比べて発熱量の大きいインバータモジュールINVと電源モジュールPWRとの軸方向Lにおける並び順、第2流路領域に比べて冷媒の温度が低い第1流路領域と第2流路領域との軸方向Lにおける並び順が、同じである。従って、より発熱量の大きい構成部品をより冷媒の温度が低い冷媒を用いて適切に冷却することができる。
By arranging the inverter module INV and the power module PWR side by side along the axial direction L and housing them together in the first housing chamber E1, it is easy to reduce the overall size of the
図3を参照して上述したように、電源モジュールPWRは、コンバータ61を制御するコンバータ制御部63、及び充電回路62を制御する充電制御部64を備えている。コンバータ制御部63及び充電制御部64は、電源制御基板65として一体的に構成されている。本実施形態では、電源制御基板65は、複数の制御部を構成する回路が実装された統合制御基板として形成された制御基板ECUの一部に相当する。図11に示すように、制御基板ECUの一部である電源制御基板は、コンバータ61(電圧変換回路)及び充電回路62と、第2マニホールド24(第2流路領域)とが上下方向視で重複するように配置されている。そして、電源制御基板と、第3流路領域とは上下方向視で重複するように配置されている。
As described above with reference to FIG. 3, the power supply module PWR includes a converter control unit 63 that controls the
一般的に、電圧変換回路(コンバータ61)及び充電回路62を構成する部品に対して、電源制御基板に実装される部品(コンバータ制御部63及び充電制御部64を構成する部品)の方が、耐熱性が低い。電源制御基板と、第3流路領域とが上下方向視で重複するように配置されることで、電源制御基板を熱から保護し易い。
Generally, the components mounted on the power supply control board (the components constituting the converter control unit 63 and the charging control unit 64) have lower heat resistance than the components constituting the voltage conversion circuit (converter 61) and the charging
ところで、本実施形態では、第1収容室E1には、インバータモジュールINVの他、電源モジュールPWRも収容可能される。尚、第1収容室E1にインバータモジュールINVのみが収容される形態、或いは、第1収容室E1に電源モジュールPWRのみが収容される形態を妨げるものではない。冷媒回路モジュール2は、電源モジュールPWRに対して上下方向Zの上側Z1であって電源モジュールPWRと上下方向視で重複する位置に配置されていると共に、ケース9に一体的に固定されているともいえる。そして、図12に示すように、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの上下方向Zの間に、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRと間で熱を伝達する伝熱材8(第3伝熱材83)が配置されていてもよい。
In this embodiment, the first storage chamber E1 can accommodate not only the inverter module INV but also the power module PWR. This does not preclude a configuration in which only the inverter module INV is accommodated in the first storage chamber E1, or a configuration in which only the power module PWR is accommodated in the first storage chamber E1. The
図12には、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間に、伝熱材8(第1伝熱材81、第2伝熱材82)が配置されると共に、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの上下方向Zの間に、伝熱材8(第3伝熱材83)が配置されている形態を例示している。しかし、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間には、伝熱材8(第1伝熱材81、第2伝熱材82)が配置されず、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの上下方向Zの間にのみ、伝熱材8(第3伝熱材83)が配置されている形態であってもよい。
Figure 12 illustrates an example in which heat transfer materials 8 (first
例えば、電源モジュールPWRには、トランスなどの体格の大きい部品が含まれる場合があり、図12等に示すように、電源モジュールPWRの下側Z2に冷却ユニット38を配置すること、換言すれば冷却ユニット38の上側Z1に電源モジュールPWRを配置することが困難な場合がある。このような場合には、図13に示すように、冷却ユニット38が軸方向第2側L2にのみ配置され、冷却ユニット38の上側Z1にはインバータモジュールINVのみが配置されてもよい。そして、この状態において、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの上下方向Zの間にのみ、伝熱材8(第3伝熱材83)が配置されていてもよい。この構成では、インバータモジュールINVの冷却は冷却ユニット38が担い、電源モジュールPWRの冷却は伝熱材8(第3伝熱材83)を介して冷媒回路モジュール2が担うように分担することができる。
For example, the power supply module PWR may include a large component such as a transformer, and it may be difficult to arrange the
例えば、車両用駆動装置100が、回転電機MGと、出力部材と、動力伝達機構GTと、インバータモジュールINVと、電源モジュールPWRと、冷媒回路モジュール2と、ケース9とを備え、ケース9が、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRを収容する第1収容室E1と、回転電機MG及び動力伝達機構GTを収容する第2収容室E2とを備え、インバータモジュールINVが、インバータ回路PMを構成するスイッチング素子と、スイッチング素子を冷却する冷却ユニット38とを備える場合に、車両用駆動装置100は以下のように構成されていると好適である。
For example, if the
インバータモジュールINVは、車載姿勢において回転電機MGより上下方向Zの上側Z1であって、上下方向視で回転電機MGと重複する位置に配置され、電源モジュールPWRは、インバータモジュールINVに対して軸方向第1側L1に隣接して配置される。冷媒回路モジュール2は、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRに対して上下方向Zの上側Z1であってインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと上下方向視で重複する位置に配置されていると共に、ケース9に一体的に固定されている。そして、冷媒回路モジュール2と冷却対象であるインバータモジュールINVとの上下方向Zの間、及び、冷媒回路モジュール2と冷却対象である電源モジュールPWRとの上下方向Zの間、の少なくとも一方に、冷媒回路モジュール2と当該冷却対象との間で熱を伝達する伝熱材8が配置されていると好適である。
The inverter module INV is disposed above the rotating electric machine MG in the vertical direction Z1 in the vehicle-mounted position, and is arranged in a position overlapping with the rotating electric machine MG in the vertical direction, and the power supply module PWR is disposed adjacent to the inverter module INV on the first axial side L1. The
具体的には、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間に、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVと間で熱を伝達する伝熱材8(第1伝熱材81、第2伝熱材82)が配置されている、又は、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの上下方向Zの間に、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの間で熱を伝達する伝熱材8(第3伝熱材83)が配置されている、又は、冷媒回路モジュール2と、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRとの上下方向Zの間に、冷媒回路モジュール2と、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRとの間で熱を伝達する伝熱材8(第1伝熱材81、第2伝熱材82、第3伝熱材83)が配置されていると好適である。尚、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVと間に伝熱材8が配置される構成には、第1伝熱材81及び第2伝熱材82の少なくとも一方が配置される場合を含む。
Specifically, a heat transfer material 8 (first
従って、当然ながら、図13に例示する形態において、さらに、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間に、伝熱材8(第1伝熱材81及び第2伝熱材82の少なくとも一方)が配置されていてもよい。また、図12に例示する形態において、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの上下方向Zの間にのみ、伝熱材8(第3伝熱材83)が配置されていてもよい。また、図1、図5、図6、図8、図10、図11等に例示した形態では、冷却ユニット38の上側Z1にインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRが配置されているが、冷却ユニット38の上側Z1にインバータモジュールINVのみが配置される形態とすることを妨げるものではない。
Therefore, naturally, in the embodiment illustrated in FIG. 13, a heat transfer material 8 (at least one of the first
尚、上記においては、冷媒回路モジュール2が、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRに対して上下方向Zの上側Z1であってインバータモジュールINV及び電源モジュールPWRと上下方向視で重複する位置に配置されていると共に、ケース9に一体的に固定されている形態を例示して説明した。しかし、冷媒回路モジュール2は、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRに対して上下方向Zの上側Z1であってインバータモジュールINV又は電源モジュールPWRと上下方向視で重複する位置に配置されていると共に、ケース9に一体的に固定されていてもよい。
In the above, an example was described in which the
ここでさらに伝熱材8が備えられる場合は、冷媒回路モジュール2と上下方向視で重複する冷却対象と冷媒回路モジュール2との間に、伝熱材8が配置されると好適である。つまり、冷媒回路モジュール2が、インバータモジュールINVに対して上下方向Zの上側Z1であってインバータモジュールINVと上下方向視で重複する位置に配置されている場合には、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間に伝熱材8が配置されていると好適である。また、冷媒回路モジュール2が、電源モジュールPWRに対して上下方向Zの上側Z1であって電源モジュールPWRと上下方向視で重複する位置に配置されている場合には、冷媒回路モジュール2と電源モジュールPWRとの上下方向Zの間に伝熱材8が配置されていると好適である。
If a
上述したように、本実施形態の車両用駆動装置100では、インバータモジュールINVなどの冷却対象を冷却する手段として、冷却水を用いた冷却ユニット38だけでなく、エアコンディショナ用の冷媒も利用することができ、冷却効率を高め易い。しかし、エアコンディショナが停止している状態では冷媒回路20に冷媒が流れず、エアコンディショナによる温度調整量が小さい場合には冷媒回路20に流れる冷媒の流量が少なくなる。このような場合には、エアコンディショナ用の冷媒を利用した冷却対象の冷却効果が限定的となる。そこで、冷媒回路20を制御する制御部(冷媒制御装置200:図14参照)により、冷媒回路20における冷媒の流れを制御することによって、エアコンディショナの動作状態に拘わらず、冷媒による冷却対象の冷却効果を高めると好適である。
As described above, in the
図14は、冷媒回路20の模式的な制御ブロック図を示しており、図15のフローチャートは、冷媒制御装置200による冷媒回路20の制御の一例を示している。ここで、例示する冷媒制御装置200の制御対象は、コンプレッサ42からエバポレータ44までの冷媒の流路に配置され、コンプレッサ42で圧縮された冷媒を膨張させる制御弁(膨張弁)である第1バルブV1、及びコンプレッサ42である。冷媒制御装置200は、例えば車室内に設置されて乗員により操作されるエアコンディショナ設定入力部(不図示)や、自動制御の場合には車室内の温度センサ等の検出結果に基づいて温度や風量を設定するコントローラなどにより構成されるエアコンディショナ設定部210からの冷房要求(AC要求:暖房、換気、送風、曇り防止等も含む)に基づいて、第1バルブV1及びコンプレッサ42を制御する。
Figure 14 shows a schematic control block diagram of the
冷媒制御装置200は、さらに、インバータモジュールINVの冷却要求(INV要求)に基づいて少なくとも第1バルブV1を制御する。第1バルブV1の制御状態に伴って、コンプレッサ42の動作も変更する必要があることが多いため、好適には、冷媒制御装置200は、インバータモジュールの冷却要求に基づいて第1バルブV1及びコンプレッサ42を制御する。インバータ回路PMを構成するパワーモジュールには温度センサ19(図14参照)や過電流センサ(不図示)等を内蔵しているものも多い。温度センサ19や過電流センサによる検出結果は、ドライバ18を介して回転電機制御部17に伝達される。回転電機制御部17は、温度センサ19や過電流センサによる検出結果に基づいて、インバータ回路PMの動作を制限したり、停止させたり、上位の制御装置(例えば車両制御装置300など)に警告を伝達したりすることができる。冷媒制御装置200は、インバータモジュールINV(回転電機制御部17)からの冷却要求に基づいて、少なくとも第1バルブV1を制御する。
The
冷媒制御装置200により、冷媒回路20における冷媒の流れを制御することによって冷媒によるインバータモジュールINVの冷却効果を高めることができる。例えば、冷却要求に基づいて冷媒を膨張させる膨張弁である制御弁(第1バルブV1)の開き量を大きくすることによって、制御弁よりも下流側の冷媒の温度を低下させて冷媒によるインバータモジュールINVの冷却効果を高めることができる。
The
上述したように、第1バルブV1よりも下流の冷媒流路29は、第1流路20aに相当し、冷媒回路20を構成する冷媒流路29の中で最も低い温度の冷媒が流れる。従って、上記のように、第1バルブV1が制御されることによって、インバータモジュールINVの冷却効果を高めることができる。尚、第1バルブV1の開き量を大きくして冷媒の流量を増加させているため、冷媒制御装置200は、コンプレッサ42の出力を大きくすると好適である。
As described above, the
ここで、冷却要求は、インバータモジュールINVの温度に基づいて決定されるとよい。インバータモジュールINVの温度が高い場合に冷却要求を出すことによって、冷媒の温度を低下させ、インバータモジュールINVの冷却効果を高めることができる。 Here, the cooling request may be determined based on the temperature of the inverter module INV. By issuing a cooling request when the temperature of the inverter module INV is high, the temperature of the refrigerant can be lowered and the cooling effect of the inverter module INV can be improved.
インバータ回路PMに流れる電流が大きい場合や、回転電機MGへの要求トルクが大きくインバータ回路PMに流れる電流が大きくなることが予想される場合にも、インバータモジュールINVの温度が上昇し易い。図3を参照して上述したように、回転電機制御部17には、車両制御装置300から回転電機MGの要求トルクが伝達され、電流センサ15からステータコイル11bに流れる電流の値も伝達されている。従って、インバータモジュールINV(回転電機制御部17)は、インバータモジュールINVの温度に限らず、回転電機MGの動作状態、回転電機MGの被制御状態、回転電機MG又はスイッチング素子に流れる電流の大きさ、等に基づいて冷却要求を決定してもよい。
The temperature of the inverter module INV is also likely to rise when the current flowing through the inverter circuit PM is large, or when the torque required for the rotating electric machine MG is large and the current flowing through the inverter circuit PM is expected to be large. As described above with reference to FIG. 3, the rotating electric
上述したように、冷媒制御装置200は、エアコンディショナの冷房要求に基づいて少なくとも第1バルブV1を制御すると共に、インバータモジュールINVの冷却要求に基づいて少なくとも第1バルブV1を制御する。図15を参照して後述するように、冷媒制御装置200は、エアコンディショナの冷房要求があり、冷却要求がある場合には、冷房要求及び冷却要求に基づいて第1バルブV1の開き量を決定すると共に、コンプレッサ42の出力を決定する(#1→#2→#4→#8)。また、冷媒制御装置200は、冷房要求があり、冷却要求がない場合には、冷房要求に基づいて第1バルブV1の開き量を決定すると共に、コンプレッサの出力を決定する(#1→#2→#5→#8)。また、冷媒制御装置200は、冷房要求がなく、冷却要求がある場合には、冷却要求に基づいて第1バルブV1の開き量を決定すると共に、コンプレッサの出力を決定する(#1→#3→#6→#8)。また、冷媒制御装置200は、冷房要求がなく、冷却要求がない場合には、第1バルブV1の開き量をゼロに設定すると共に、コンプレッサ42を停止させる(#1→#3→#7→#8)。
As described above, the
以下、図15のフローチャートも参照して説明する。冷媒制御装置200は、はじめに冷房要求(AC要求)の有無を判定する(#1)。冷房要求がある場合には、次に冷却要求(INV要求)の有無を判定する(#2)。冷媒制御装置200は、ステップ#2において、冷却要求があると判定すると、冷房要求及び冷却要求に基づき、冷房要求に規定される車室内の温度、冷却要求に規定される低下温度を達成できるように、第1バルブV1の開き量を決定する(#4)。尚、ここでは、低下温度に基づいて開き量を決定する形態を例示したが、冷却が必要か否かの2択であることを妨げるものではない。冷媒制御装置200は、第1バルブV1の開き量を決定すると、当該開き量に基づいてコンプレッサ42の出力を決定する(#8)。冷媒制御装置200は、このようにして決定された開き量及び出力に基づいて第1バルブV1及びコンプレッサ42を制御する。
The following description will be made with reference to the flowchart of FIG. 15. The
冷媒制御装置200は、ステップ#2において、冷却要求(INV要求)がないと判定すると、冷房要求に基づき、冷房要求に規定される車室内の温度を達成できるように、第1バルブV1の開き量を決定する(#5)。冷媒制御装置200は、第1バルブV1の開き量を決定すると、当該開き量に基づいてコンプレッサ42の出力を決定する(#8)。冷媒制御装置200は、このようにして決定された開き量及び出力に基づいて第1バルブV1及びコンプレッサ42を制御する。
When the
冷媒制御装置200は、ステップ#1において、冷房要求(AC要求)がないと判定した場合も、次に冷却要求(INV要求)の有無を判定する(#3)。冷媒制御装置200は、ステップ#3において、冷却要求があると判定すると、冷却要求に基づき、冷却要求に規定される低下温度を達成できるように、第1バルブV1の開き量を決定する(#6)。冷媒制御装置200は、第1バルブV1の開き量を決定すると、当該開き量に基づいてコンプレッサ42の出力を決定する(#8)。冷媒制御装置200は、このようにして決定された開き量及び出力に基づいて第1バルブV1及びコンプレッサ42を制御する。
Even if the
冷媒制御装置200は、ステップ#3において、冷却要求(INV要求)がないと判定すると、冷房要求(AC要求)及び冷却要求(INV要求)の双方がないため、第1バルブV1の開き量をゼロに決定する(#7)。冷媒制御装置200は、当該開き量に基づいてコンプレッサ42の出力を決定する(#8)。この場合、コンプレッサ42は停止される。
When the
尚、ステップ#1とステップ#2との実行順序、及びステップ#1とステップ#3との実行順序は、図15を参照して上述した順序と逆であってもよい。当然ながら、ハードウェアによってこれらの判定が実行される場合には、ステップ#1と、ステップ#2(ステップ#3)とが並行して実行されてもよい。
The execution order of
このように、冷房要求の有無、及び冷却要求の有無に基づいて、冷房要求及び冷却要求の双方に適切に対応できるように、制御弁(第1バルブV1)の開き量が決定されると共に、車載コンプレッサ(コンプレッサ42)の出力が決定される。従って、車載エアコンディショナ(エアコンディショナ)を適切に動作させつつ、インバータモジュールINVの冷却も適切に行うことができる。 In this way, the opening amount of the control valve (first valve V1) is determined and the output of the on-board compressor (compressor 42) is determined so that both the cooling request and the cooling request can be appropriately responded to based on the presence or absence of a cooling request and the presence or absence of a cooling request. Therefore, the inverter module INV can be appropriately cooled while the on-board air conditioner (air conditioner) is operated appropriately.
尚、このように冷却要求に基づいて冷媒制御装置200が第1バルブV1を制御する場合においても、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVとの上下方向Zの間に、冷媒回路モジュール2とインバータモジュールINVと間で熱を伝達する伝熱材8が配置されていると好適である。伝熱材8により、インバータモジュールINVで発生した熱を、冷媒回路モジュール2に小さい熱抵抗で伝達することができる。従って、インバータモジュールINVの放熱効果を高め易い。
Even when the
当然ながら、伝熱材8を用いることなく、いわゆる空冷によってインバータモジュールINVを冷却する構成も好適である。また、冷媒を用いて充分な冷却効果を見込めるような場合には、インバータモジュールINVは、冷却ユニット38を備えることなく構成されていてもよい。また、上記において例示したように、冷媒マニホールド21が第1マニホールド23と第2マニホールド24との2つ、又は第1マニホールド23と第2マニホールド24と第3マニホールド25との3つに区分されている形態に限らず、冷媒マニホールド21が区分されていない場合であっても、冷却要求に基づいて冷媒制御装置200が第1バルブV1を制御することで、インバータモジュールINVの冷却効果を高めることができる。
Of course, it is also preferable to cool the inverter module INV by so-called air cooling without using the
また、第1収容室E1に収容され、冷媒回路モジュール2による冷却対象となる部材は、インバータモジュールINVのみであってもよいし。インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRの双方であってもよい。冷却対象に電源モジュールPWRを含む場合、冷媒制御装置200は、電源モジュールPWRからの冷却要求にも基づいて、冷媒回路20(第1バルブV1等)を制御すると好適である。当該冷却要求は、コンバータ61や充電回路62に備えられた不図示の温度センサの検出結果に基づき、コンバータ制御部63や充電制御部64から冷媒制御装置200に提供されると好適である。
The component accommodated in the first accommodation chamber E1 and to be cooled by the
〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
Other embodiments
Other embodiments will be described below. Note that the configurations of the embodiments described below are not limited to being applied independently, and may be applied in combination with the configurations of other embodiments as long as no contradiction occurs.
(1)上記においては、動力伝達機構GTとして、減速機6と差動歯車機構5とを備える形態を例示した。しかし、動力伝達機構GTは、このような構成に限らない。動力伝達機構GTは、例えば、減速機6を備えることなく、差動歯車機構5のみを備える形態であってもよい。また、動力伝達機構GTは、差動歯車機構5を備えることなく、減速機6のみを備え、1つの車輪Wに1つの回転電機MGからの動力を伝達する構成であってもよい。また、本実施形態では、減速機6として固定変速比の遊星歯車機構を例示したが、減速機6は複数段の変速比を有していてもよい。
(1) In the above, the power transmission mechanism GT is exemplified as having a
(2)図8に示すように、直流リンクコンデンサ16が、冷却ユニット第1面38aに、インバータ回路PMと並んで配置されるような形態では、インバータモジュールINVに直流リンクコンデンサ16が含まれていてもよい。しかし、例えば、冷却ユニット第1面38aの裏面の側に直流リンクコンデンサ16が配置されるような場合には、インバータモジュールINVに直流リンクコンデンサ16が含まれていなくてもよい。例えば、直流リンクコンデンサ16は、冷却ユニット38よりも下側Z2であって、動力伝達機構GTと上下方向視で重複する位置に配置されていてもよい。直流リンクコンデンサ16は、比較的熱に強い部品であり、そのような部品を、上下方向Zの配置位置において冷却ユニット38よりも回転電機MGに近く、軸方向Lの配置位置において回転電機MGから離れた動力伝達機構GTの側に配置することで、冷却ユニット38よりも下側Z2の空間を有効活用することができ、車両用駆動装置100の全体の小型化を図り易い。
(2) As shown in FIG. 8, in a configuration in which the
尚、車載インバータユニット10は、直流リンクコンデンサ16の配置位置に拘わらず、直流リンクコンデンサ16を含んで構成されていると好適である。
It is preferable that the vehicle-mounted
(3)電源モジュールPWRに備えられるコンバータ61及び充電回路62が共にトランス型の場合などでは、体格が大きくなり易いトランス部品を共用すると好適である。また、直流リンクコンデンサ16と同様に、トランスも比較的熱に強い部品である。従って、トランスも、冷却ユニット38よりも下側Z2であって、動力伝達機構GTと上下方向視で重複する位置に配置されていると好適である。冷却ユニット38よりも下側Z2の空間を有効活用することができ、車両用駆動装置100の全体の小型化を図り易い。
(3) In cases where the
(4)上記においては、図5等に示すように、インバータモジュールINV及び電源モジュールPWRに対して上下方向Zの上側Z1に配置される冷媒回路モジュール2が、冷媒回路20における冷媒の流路を構成する冷媒マニホールド21(冷媒路構成部材)と、冷媒マニホールド21に取り付けられる制御弁Vとを備えて構成され、水冷コンデンサ31(冷媒用熱交換器)は冷媒回路モジュール2に含まれずに、冷媒マニホールド21の下側Z2の第1カバー第2面93bに取り付けられている形態を例示した。しかし、制御弁Vと同様に、水冷コンデンサ31が冷媒マニホールド21の上側Z1の第1カバー第1面93aに取り付けられている場合には、冷媒回路モジュール2に水冷コンデンサ31が含まれていてもよい。
(4) In the above, as shown in FIG. 5 etc., the
(5)上記においては、冷媒流路29が冷媒マニホールド21として第1カバー93の内部に形成される形態を例示した。当然ながら、冷媒流路29のほぼ全てが第1カバー93の内部に形成される必要はなく、冷媒流路29の一部がケース9の他の部材や、ケース9とは別の部材により構成される配管等を用いて構成されていてもよい。
(5) In the above, an example is given in which the
(6)上記においては、第1カバー93の突出部93pが、特定開口面方向Ya(第1方向)における一方側である特定開口面方向第1側Ya1(第1方向第1側)に向かってケース9から突出している形態を例示した。しかし、突出部93pは、開口面方向Yの複数の方向に向かって突出するように形成されていてもよい。上記においては、矩形箱状に形成された第1ケース部91の1つの辺(面)から、第1開口部9aの外側に向かって突出する突出部93pを例示した。しかし、第1ケース部91の複数の辺から、第1開口部9aの外側に向かって突出するように突出部93pが形成されていてもよい。
(6) In the above, an example is given of a configuration in which the
(7)上記においては、突出部93pにおける開口方向第2側X2(開口方向ケース側)を向く面(第1カバー第2面93b)に取り付けられて、冷媒流路29に接続されている複数の機能部品の少なくとも一部である特定機能部品が、水冷コンデンサ31、アキュムレータ41、チラー32である形態を例示した。また、上記においては、全ての制御弁Vが、突出部93pにおける開口方向第1側X1の面(第1カバー第1面93a)に配置されている形態を例示した。しかし、これらの制御弁Vの内の少なくとも一部が、特定機能部品に含まれ、当該制御弁Vが第1カバー第2面93bに取り付けられていてもよい。
(7) In the above, the specific functional parts, which are at least some of the multiple functional parts attached to the surface (first cover
2:冷媒回路モジュール、8:伝熱材、9:ケース、12:ロータ、20:冷媒回路、42:コンプレッサ(車載コンプレッサ)、44:エバポレータ(車載エバポレータ)、52:サイドギヤ(出力部材)、53:第1サイドギヤ(出力部材)、54:第2サイドギヤ(出力部材)、59:スプライン係合部(出力部材)、100:車両用駆動装置、200:冷媒制御装置(制御部)、DS1:第1ドライブシャフト(出力部材)、DS2:第2ドライブシャフト(出力部材)、GT:動力伝達機構、H:方向、INV:インバータモジュール、J:連結軸(出力部材)、MG:回転電機、V1:第1バルブ(制御弁)、W:車輪、Z:上下方向、Z1:上側
2: refrigerant circuit module, 8: heat transfer material, 9: case, 12: rotor, 20: refrigerant circuit, 42: compressor (vehicle-mounted compressor), 44: evaporator (vehicle-mounted evaporator), 52: side gear (output member), 53: first side gear (output member), 54: second side gear (output member), 59: spline engagement portion (output member), 100: vehicle drive device, 200: refrigerant control device (control unit), DS1: first drive shaft (output member), DS2: second drive shaft (output member), GT: power transmission mechanism, H: direction, INV: inverter module, J: connecting shaft (output member), MG: rotating electric machine, V1: first valve (control valve), W: wheel, Z: up-down direction, Z1: upper side
Claims (4)
車輪に駆動連結される出力部材と、
前記回転電機と前記出力部材との間で駆動力を伝達する動力伝達機構と、
前記回転電機を駆動制御するためのインバータモジュールと、
車載エアコンディショナ用の冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷媒回路モジュールと、
前記インバータモジュールと、前記回転電機及び前記動力伝達機構と、を収容するケースと、
前記冷媒回路を制御する制御部と、を備え、
車載姿勢における上下方向を基準として、前記インバータモジュールは、前記回転電機より上側であって、前記上下方向に沿う上下方向視で前記回転電機と重複する位置に配置され、
前記冷媒回路モジュールは、前記インバータモジュールに対して前記上下方向の上側であって前記インバータモジュールと前記上下方向視で重複する位置に配置されていると共に、前記ケースに一体的に固定され、
前記冷媒回路には、車載コンプレッサから車載エバポレータまでの前記冷媒の流路に配置され、前記車載コンプレッサで圧縮された前記冷媒を膨張させる制御弁が含まれ、
前記制御部は、前記インバータモジュールの冷却要求に基づいて前記制御弁を制御する、車両用駆動装置。 A rotating electric machine having a rotor;
An output member drivingly connected to the wheels;
a power transmission mechanism that transmits a driving force between the rotating electric machine and the output member;
an inverter module for driving and controlling the rotating electric machine;
a refrigerant circuit module that configures a refrigerant circuit that circulates a refrigerant for an in-vehicle air conditioner;
a case that accommodates the inverter module, the rotating electric machine, and the power transmission mechanism;
A control unit that controls the refrigerant circuit,
With respect to a vertical direction in a vehicle-mounted posture as a reference, the inverter module is disposed above the rotating electric machine and at a position overlapping with the rotating electric machine as viewed in the vertical direction,
the refrigerant circuit module is disposed above the inverter module in the up-down direction and at a position overlapping with the inverter module as viewed in the up-down direction, and is integrally fixed to the case;
the refrigerant circuit includes a control valve disposed in a flow path of the refrigerant from an on-board compressor to an on-board evaporator, the control valve expanding the refrigerant compressed by the on-board compressor;
The control unit controls the control valve based on a cooling request of the inverter module.
前記車載エアコンディショナの冷房要求があり、前記冷却要求がある場合には、前記冷房要求及び前記冷却要求に基づいて前記制御弁の開き量を決定すると共に、前記車載コンプレッサの出力を決定し、
前記冷房要求があり、前記冷却要求がない場合には、前記冷房要求に基づいて前記制御弁の開き量を決定すると共に、前記車載コンプレッサの出力を決定し、
前記冷房要求がなく、前記冷却要求がある場合には、前記冷却要求に基づいて前記制御弁の開き量を決定すると共に、前記車載コンプレッサの出力を決定し、
前記冷房要求がなく、前記冷却要求がない場合には、前記制御弁の開き量をゼロに設定すると共に、前記車載コンプレッサを停止させる、請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。 The control unit is
When there is a cooling request for the vehicle-mounted air conditioner and when there is a cooling request for the vehicle-mounted air conditioner, determining an opening amount of the control valve based on the cooling request and the cooling request, and determining an output of the vehicle-mounted compressor;
When the cooling request is present but the cooling request is not present, determining an opening amount of the control valve based on the cooling request and determining an output of the vehicle-mounted compressor;
When there is no cooling request and there is a cooling request, determining an opening amount of the control valve based on the cooling request and determining an output of the vehicle-mounted compressor;
3. The vehicle drive system according to claim 1, wherein when there is neither the cooling request nor the cooling request, the opening amount of the control valve is set to zero and the on-board compressor is stopped.
3 . The vehicle drive device according to claim 1 , further comprising: a heat transfer material arranged between the refrigerant circuit module and the inverter module in the vertical direction, the heat transfer material transferring heat between the refrigerant circuit module and the inverter module.
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