JP6997245B2 - Rotary machine drive unit - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機駆動ユニットに関する。 The present invention relates to a rotary electric machine drive unit.
従来、ハイブリッド車両や電気車両等において、回転電機の上方に、該回転電機を制御するPCU(パワーコントロールユニット)を配置する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。回転電機の発熱によりPCUを構成する部品が壊れることを防止するために、通常、PCUと回転電機との間には空気層が設けられる。 Conventionally, in a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like, a technique for arranging a PCU (power control unit) for controlling the rotary electric machine is disclosed above the rotary electric machine (see, for example, Patent Document 1). An air layer is usually provided between the PCU and the rotary electric machine in order to prevent the parts constituting the PCU from being damaged by the heat generated by the rotary electric machine.
しかしながら、PCUとモータとの間に空気層が設けられることにより、装置が大型化していた。装置の小型化を目的として、例えば回転電機を収容するモータケースにPCU部品を直接取り付けることも考えられるが、この場合にはPCU部品を組み立てるクリーンルーム内へのモータケースの搬入、組み立て作業が必要となり、組み立て費用や輸送費が嵩む。 However, the device has become large due to the provision of an air layer between the PCU and the motor. For the purpose of downsizing the equipment, for example, it is conceivable to directly attach the PCU parts to the motor case that houses the rotary electric machine, but in this case, it is necessary to carry the motor case into the clean room where the PCU parts are assembled and to assemble it. , Assembly cost and transportation cost are high.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも小型で安価な回転電機駆動ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary electric machine drive unit that is smaller and cheaper than the conventional one.
(1) 本発明に係る回転電機駆動ユニット(例えば、後述する回転電機駆動ユニット1,2,3,4)は、車両に搭載される回転電機駆動ユニットであって、第1回転軸(例えば、後述する第1回転軸10a)を有する第1回転電機(例えば、後述する駆動用モータ10)と、前記第1回転軸と平行である第2回転軸(例えば、後述する第2回転軸11a)を有する第2回転電機(例えば、後述する発電用モータ11)と、前記第1回転電機及び前記第2回転電機を収容し、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の側に開口部(例えば、後述する開口部12a)を有するハウジング(例えば、後述するハウジング12)と、前記開口部に配置される蓋部材(例えば、後述する蓋部材13)と、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機及び前記第2回転電機と重なる位置に配置されるように前記蓋部材の外側に取り付けられ、前記第1回転電機及び前記第2回転電機の少なくとも一方を制御する電力変換装置(例えば、後述するPCU15,15A,15B,15C)と、を備える。
(1) The rotary electric machine drive unit according to the present invention (for example, the rotary electric
(1)の回転電機駆動ユニットによれば、ハウジングの蓋部材と電力変換装置を収容するPCUケースとを一体化し、ハウジングの開口部を覆う蓋部材に電力変換装置を直接配置する。そのため、電力変換装置と第1回転電機及び第2回転電機との間に別途空気層が設けられてはいないため、回転軸方向の電力変換装置の厚みを抑制しつつ、回転電機駆動ユニットを小型化できる。 According to the rotary electric drive unit of (1), the lid member of the housing and the PCU case accommodating the power conversion device are integrated, and the power conversion device is directly arranged on the lid member covering the opening of the housing. Therefore, since a separate air layer is not provided between the power conversion device and the first rotary electric machine and the second rotary electric machine, the rotary electric machine drive unit can be made smaller while suppressing the thickness of the power conversion device in the direction of the rotation axis. Can be converted.
(2) (1)の回転電機駆動ユニットにおいて、前記電力変換装置は、半導体モジュール(例えば、後述するパワーモジュール150,150A,150B,150C)を有し、前記半導体モジュールは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機及び前記第2回転電機と重なる位置に配置されてよい。
(2) In the rotary electric machine drive unit of (1), the power conversion device has a semiconductor module (for example,
(2)の回転電機駆動ユニットによれば、剛性部材である半導体モジュールが、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機及び第2回転電機と重なる位置に配置されているため、モータケースやトランスミッションケースに生じる振動をより確実に抑制することができる。 According to the rotary electric machine drive unit (2), the semiconductor module, which is a rigid member, is arranged at a position where it overlaps with the first rotary electric machine and the second rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. Therefore, the vibration generated in the motor case and the transmission case can be suppressed more reliably.
(3) (1)又は(2)の回転電機駆動ユニットにおいて、前記回転電機駆動ユニットは、前記電力変換装置を冷却する冷却器(例えば、後述するウォータジャケット155)をさらに備え、前記冷却器は、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機及び前記第2回転電機と重なる位置に配置されてよい。
(3) In the rotary electric machine drive unit of (1) or (2), the rotary electric machine drive unit further includes a cooler (for example, a
(3)の回転電機駆動ユニットによれば、剛性部材である冷却器が、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機及び第2回転電機と重なる位置に配置されているため、モータケースやトランスミッションケースに生じる振動をより確実に抑制することができる。特に、第1回転電機及び第2回転電機のハウジングに対する取り付け点に、剛性の高い冷却器を配置することができるため、振動に伴う変形も抑制することができる。 According to the rotary electric machine drive unit of (3), the cooler which is a rigid member is arranged at a position where it overlaps with the first rotary electric machine and the second rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. Therefore, the vibration generated in the motor case and the transmission case can be suppressed more reliably. In particular, since a highly rigid cooler can be arranged at the attachment point of the first rotary electric machine and the second rotary electric machine to the housing, deformation due to vibration can be suppressed.
(4) (1)から(3)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記電力変換装置は、DC/DCコンバータ(例えば、後述するDC/DCコンバータ151)を有し、前記DC/DCコンバータは、前記電力変換装置の全体と比較して、上下方向の中間部分の位置が上方であってよい。
(4) In any of the rotary electric machine drive units (1) to (3), the power converter has a DC / DC converter (for example, a DC /
(4)の回転電機駆動ユニットによれば、DC/DCコンバータが、電力変換装置の全体と比較して、上下方向の中間部分の位置が上方である。すなわち、DC/DCコンバータが電力変換装置における上方に配置されるため、上方から接続される低圧バッテリ(12Vバッテリ)等の低圧系統との接続経路を短縮させることができる。また、仮にエンジンルーム内が浸水した場合であっても、DC/DCコンバータが水没するのを抑制できる。 According to the rotary electric machine drive unit of (4), the position of the intermediate portion in the vertical direction of the DC / DC converter is higher than that of the entire power converter. That is, since the DC / DC converter is arranged above the power converter, the connection path with the low voltage system such as the low voltage battery (12V battery) connected from above can be shortened. Further, even if the inside of the engine room is flooded, it is possible to prevent the DC / DC converter from being submerged.
(5) (1)から(4)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記電力変換装置は、電源からの入力部(例えば、後述するDCコネクタ152)を有し、前記入力部は、前記電力変換装置における上方に配置されてよい。
(5) In any of the rotary electric machine drive units (1) to (4), the power conversion device has an input unit from a power source (for example, a
(5)の回転電機駆動ユニットによれば、入力部が電力変換装置における上方に配置されているため、エンジンルーム内に、第1回転電機及び第2回転電機、ギヤ、及び電力変換装置を組み付けた後にDCケーブルを接続できる。そのため、回転電機駆動ユニットの製造時における組立性を向上できる。 According to the rotary electric machine drive unit of (5), since the input unit is arranged above the power conversion device, the first rotary electric machine, the second rotary electric machine, the gear, and the power conversion device are assembled in the engine room. After that, you can connect the DC cable. Therefore, the assemblability at the time of manufacturing the rotary electric machine drive unit can be improved.
(6) (1)から(5)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記電力変換装置は、該電力変換装置を構成する各部品(例えば、後述するパワーモジュール150、DC/DCコンバータ151、DCコネクタ152、リアクトル153、コンデンサ154)が、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に垂直な面で並ぶように一階層に配置されてよい。
(6) In any of the rotary electric machine drive units (1) to (5), the power conversion device is a component (for example, a
(6)の回転電機駆動ユニットによれば、電力変換装置を構成する各部品が、第1回転軸及び第2回転軸の方向に垂直な面で並ぶように一階層に配置されるため、電力変換装置における第1回転軸及び第2回転軸の方向の厚さが厚くなることを抑制できる。また、電気配策や冷却回路をシンプルにすることができ、回転電機駆動ユニットの小型化を実現できる。さらには、電力変換装置が一階層に配置されるため、技術の進化に応じて高さ方向に電力変換装置の各部品の小型化を進めていくことが可能であり、同一の冷却回路や電気配線を活用することができるため、高コモナリ性を確保でき、開発工数の削減が可能となる。 According to the rotary electric machine drive unit of (6), each component constituting the power conversion device is arranged in one layer so as to be arranged in a plane perpendicular to the direction of the first rotation axis and the second rotation axis. It is possible to prevent the conversion device from increasing in thickness in the directions of the first rotation axis and the second rotation axis. In addition, the electric arrangement and the cooling circuit can be simplified, and the rotary electric drive unit can be downsized. Furthermore, since the power conversion device is arranged in one layer, it is possible to reduce the size of each part of the power conversion device in the height direction according to the evolution of technology, and it is possible to proceed with the same cooling circuit and electricity. Since wiring can be utilized, high communality can be ensured and development manpower can be reduced.
(7) (1)から(6)の回転電機駆動ユニットにおいて、前記ハウジングの上面に配置される蓄電装置(例えば、後述する12Vバッテリ90)をさらに備えてよい。
(7) In the rotary electric machine drive unit of (1) to (6), a power storage device (for example, a
従来、ハウジングの上面には電力変換装置が配置されていたのに対して、本発明ではハウジングの側面に電力変換装置が配置される。そこで、(7)の回転電機駆動ユニットによれば、ハウジングの上面に低圧バッテリ(12Vバッテリ)等の蓄電装置を配置するため、DC/DCコンバータとの接続経路をより短縮させることができる。 Conventionally, the power conversion device is arranged on the upper surface of the housing, whereas in the present invention, the power conversion device is arranged on the side surface of the housing. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (7), since the power storage device such as a low voltage battery (12V battery) is arranged on the upper surface of the housing, the connection path with the DC / DC converter can be further shortened.
(8) (1)から(7)の回転電機駆動ユニットにおいて、前記第1回転電機は、駆動用回転電機(例えば、後述する駆動用モータ10)であり、前記第2回転電機は、発電用回転電機(例えば、後述する発電用モータ11)であり、前記電力変換装置は、該電力変換装置を構成する部品として、DC/DCコンバータ(例えば、後述するDC/DCコンバータ151)、リアクトル(例えば、後述するリアクトル153)、コンデンサ(例えば、後述するコンデンサ154)、前記駆動用回転電機用の半導体モジュール(例えば、後述する駆動モータ用パワーモジュール150a)、前記発電用回転電機用の半導体モジュール(例えば、後述する発電モータ用パワーモジュール150b)、及び電圧制御用の半導体モジュール(例えば、後述するVCU用パワーモジュール150c)を有してよい。
(8) In the rotary electric machine drive unit of (1) to (7), the first rotary electric machine is a drive rotary electric machine (for example, a
(8)の回転電機駆動ユニットによれば、駆動用回転電機、発電用回転電機、DC/DCコンバータ、リアクトル、コンデンサ、駆動用回転電機用の半導体モジュール、発電用回転電機用の半導体モジュール、及び電圧制御用の半導体モジュールを備えることにより、上述の(1)~(7)の発明の効果がより確実に奏される。 According to the rotary electric machine drive unit of (8), a rotary electric machine for driving, a rotary electric machine for power generation, a DC / DC converter, a reactor, a capacitor, a semiconductor module for a rotary electric machine for driving, a semiconductor module for a rotary electric machine for power generation, and By providing the semiconductor module for voltage control, the effects of the above-mentioned inventions (1) to (7) can be more reliably achieved.
(9) (8)の回転電機駆動ユニットにおいて、前記回転電機駆動ユニットは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の出力を伝達するギヤ(例えば、後述するモータギヤMTG)を備え、前記リアクトルは、前記電力変換装置を構成する部品のうち、前記ギヤに最も近い位置に配置されてよい。 (9) In the rotary electric machine drive unit of (8), the rotary electric machine drive unit includes a gear (for example, a motor gear MTG described later) for transmitting the outputs of the first rotary shaft and the second rotary shaft, and the reactor. May be arranged at a position closest to the gear among the parts constituting the power conversion device.
(9)の回転電機駆動ユニットによれば、電力変換装置を構成する部品(例えば、パワーモジュール、DC/DCコンバータ、DCコネクタ、リアクトル、コンデンサ)のうち、最重量物であるリアクトルを、第1回転軸及び第2回転軸の出力を伝達するギヤに最も近い位置に配置するため、ギヤ及び車体への伝達振動を抑制できる。 According to the rotary electric machine drive unit of (9), among the parts (for example, power module, DC / DC converter, DC connector, reactor, capacitor) constituting the power conversion device, the heaviest reactor is the first. Since it is arranged at a position closest to the gear that transmits the output of the rotating shaft and the second rotating shaft, transmission vibration to the gear and the vehicle body can be suppressed.
(10) (8)又は(9)の回転電機駆動ユニットにおいて、前記DC/DCコンバータは、前記電力変換装置における車両前方に配置されてよい。 (10) In the rotary electric machine drive unit of (8) or (9), the DC / DC converter may be arranged in front of the vehicle in the power conversion device.
(10)の回転電機駆動ユニットによれば、DC/DCコンバータを電力変換装置における車両前方に配置するため、電力変換装置よりも車両前方に通常配置されるヒューズボックスへのアクセスが容易となり、ヒューズとの接続経路を短縮させることができる。 According to the rotary electric drive unit (10), since the DC / DC converter is arranged in front of the vehicle in the power converter, it is easier to access the fuse box normally arranged in front of the vehicle than in the power converter, and the fuse. The connection route with and can be shortened.
(11) (8)から(10)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記駆動用回転電機用の半導体モジュールは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機と重なる位置でかつ前記第1回転軸よりも下方に配置されてよい。 (11) In any of the rotary electric machine drive units (8) to (10), the semiconductor module for the drive rotary electric machine is the first rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. It may be arranged at a position overlapping with the rotary electric machine and below the first rotation axis.
第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機(駆動用回転電機)と重なる位置でかつ第1回転軸よりも下方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで、(11)の回転電機駆動ユニットによれば、高い剛性を有する重量物の駆動用回転電機用の半導体モジュールを、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機(駆動用回転電機)と重なる位置でかつ第1回転軸よりも下方に配置するため、振動をより確実に抑制できる。 When viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, the position overlapping the first rotation electric machine (driving rotary electric machine) and below the first rotation axis is one of the regions where vibration is likely to occur. .. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (11), the semiconductor module for the rotary electric machine for driving a heavy object having high rigidity is viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, and the first rotation electric machine is used. Since it is arranged at a position overlapping with (driving rotary electric machine) and below the first rotating shaft, vibration can be suppressed more reliably.
(12) (8)から(11)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記DC/DCコンバータは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機と重なる位置でかつ前記第1回転軸よりも上方に配置されてよい。 (12) In any of the rotary electric machine drive units (8) to (11), the DC / DC converter overlaps with the first rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. It may be located at the position and above the first rotation axis.
第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機(駆動用回転電機)と重なる位置でかつ第1回転軸よりも上方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで、(12)の回転電機駆動ユニットによれば、高い剛性を有する重量物のDC/DCコンバータを、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機(駆動用回転電機)と重なる位置でかつ第1回転軸よりも上方に配置するため、振動をより確実に抑制できる。 When viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, the position overlapping the first rotation electric machine (driving rotary electric machine) and above the first rotation axis is one of the regions where vibration is likely to occur. .. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (12), the DC / DC converter of a heavy object having high rigidity is viewed in the directions of the first rotary shaft and the second rotary shaft, and the first rotary electric machine (driving rotation). Since it is arranged at a position overlapping with the electric machine) and above the first rotation axis, vibration can be suppressed more reliably.
(13) (8)から(12)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記発電用回転電機用の半導体モジュールは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第2回転電機と重なる位置でかつ前記第2回転軸よりも下方に配置されてよい。 (13) In any of the rotary electric machine drive units (8) to (12), the semiconductor module for the rotary electric machine for power generation is the second rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. It may be arranged at a position overlapping with the rotary electric machine and below the second rotation axis.
第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第2回転電機(発電用回転電機)と重なる位置でかつ第2回転軸よりも下方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで、(13)の回転電機駆動ユニットによれば、高い剛性を有する重量物の発電用回転電機用の半導体モジュールを、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第2回転電機(発電用回転電機)と重なる位置でかつ第2回転軸よりも下方に配置するため、振動をより確実に抑制できる。 When viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, the position overlapping with the second rotation electric machine (rotary electric machine for power generation) and below the second rotation axis is one of the regions where vibration is likely to occur. .. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (13), the semiconductor module for the rotary electric machine for power generation, which has high rigidity, is viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft, and the second rotary electric machine is viewed. Since it is arranged at a position overlapping with (rotating electric machine for power generation) and below the second rotating shaft, vibration can be suppressed more reliably.
(14) (8)から(13)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記リアクトルは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第2回転軸よりも上方でかつ前記第1回転軸よりも車両前方に配置されてよい。 (14) In any of the rotary electric machine drive units (8) to (13), the reactor is above the second rotary shaft and above the second rotary shaft when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. It may be arranged in front of the vehicle with respect to the first rotation axis.
第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第2回転軸よりも上方でかつ第1回転軸よりも車両前方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで、(14)の回転電機駆動ユニットによれば、高い剛性を有する最重量物のリアクトルを、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第2回転軸よりも上方でかつ第1回転軸よりも車両前方に配置するため、振動をより確実に抑制できる。 When viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, the area above the second rotation axis and in front of the vehicle above the first rotation axis is one of the regions where vibration is likely to occur. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (14), the reactor of the heaviest object having high rigidity is viewed in the directions of the first rotation axis and the second rotation axis, and is above the second rotation axis and at the second position. Since it is arranged in front of the vehicle from one rotation axis, vibration can be suppressed more reliably.
(15) (8)から(14)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記車両は、サイドフレームを有し、前記DC/DCコンバータは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記サイドフレームが延びる方向と平行に延びて配置されてよい。 (15) In any of the rotary electric machine drive units (8) to (14), the vehicle has a side frame, and the DC / DC converter is directed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis. As seen, the side frame may be extended and arranged in parallel with the extending direction.
第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、サイドフレームと重なる位置は、側方からの衝突時に最も衝撃を受け易い領域である。そこで、(15)の回転電機駆動ユニットによれば、急速放電用のバックアップ電源を有するDC/DCコンバータを、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、サイドフレームが延びる方向と平行に延びて配置することにより、衝突時にサイドフレームからの衝撃を直接受けるのを回避できるため、安全性が向上する。 When viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, the position overlapping with the side frame is the region most susceptible to impact when colliding from the side. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (15), the DC / DC converter having the backup power supply for fast discharge is viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, and is parallel to the direction in which the side frame extends. By arranging it so as to extend to, it is possible to avoid receiving a direct impact from the side frame in the event of a collision, which improves safety.
(16) (8)から(15)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記リアクトルは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機と重なる位置でかつ前記第1回転軸よりも上方に配置されてよい。 (16) In any of the rotary electric machine drive units (8) to (15), the reactor is at a position overlapping with the first rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. It may be arranged above the first rotation axis.
第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機(駆動用回転電機)と重なる位置でかつ第1回転軸よりも上方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで、(16)の回転電機駆動ユニットによれば、高い剛性を有する最重量物のリアクトルを、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第1回転電機(駆動用回転電機)と重なる位置でかつ第1回転軸よりも上方に配置するため、振動をより確実に抑制できる。 When viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, the position overlapping the first rotation electric machine (driving rotary electric machine) and above the first rotation axis is one of the regions where vibration is likely to occur. .. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (16), the reactor of the heaviest object having high rigidity is viewed in the directions of the first rotary shaft and the second rotary shaft, and the first rotary electric machine (drive rotary electric machine). Since it is arranged at a position overlapping with and above the first rotation axis, vibration can be suppressed more reliably.
(17) (8)から(16)いずれかの回転電機駆動ユニットにおいて、前記電圧制御用の半導体モジュールは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第2回転軸よりも上方でかつ前記第1回転軸よりも車両前方に配置されてよい。 (17) In any of the rotary electric machine drive units (8) to (16), the semiconductor module for voltage control is the second rotary shaft when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. It may be arranged above the first rotation axis and in front of the vehicle.
第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第2回転軸よりも上方でかつ第1回転軸よりも車両前方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで、(17)の回転電機駆動ユニットによれば、高い剛性を有する重量物の電圧制御用の半導体モジュールを、第1回転軸及び第2回転軸の方向に視て、第2回転軸よりも上方でかつ第1回転軸よりも車両前方に配置するため、振動をより確実に抑制できる。 When viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, the area above the second rotation axis and in front of the vehicle above the first rotation axis is one of the regions where vibration is likely to occur. Therefore, according to the rotary electric machine drive unit (17), the semiconductor module for voltage control of a heavy object having high rigidity is viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis, and is more than the second rotation axis. Since it is arranged above and in front of the vehicle from the first rotation axis, vibration can be suppressed more reliably.
本発明によれば、従来よりも小型で安価な回転電機駆動ユニットを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotary electric machine drive unit that is smaller and cheaper than the conventional one.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第2実施形態以降の各実施形態の説明において、他の実施形態と共通する構成、作用及び効果については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of each embodiment after the second embodiment, the same reference numerals are given to the configurations, actions and effects common to the other embodiments, and the description thereof will be omitted as appropriate.
[第1実施形態]
まず、図1及び図2を参照して、本発明の第1実施形態に係る回転電機駆動ユニット1の構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る回転電機駆動ユニット1を車両前方から視た模式図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る回転電機駆動ユニットを車両左方向から視た図である。なお、図1及び図2中、Uは上方、Dは下方、Frは車両前方、Rrは車両後方、Lは運転者から視た車両左方向、Rは運転者から視た車両右方向を表している。これいついては、後述する図3~図5についても同様である。
[First Embodiment]
First, the configuration of the rotary electric
図1に示す回転電機駆動ユニット1は、車体の前部に設けられたエンジンルーム内に設けられる。具体的に、回転電機駆動ユニット1は、駆動用モータ(第1回転電機)10と、発電用モータ(第2回転電機)11と、ハウジング12と、蓋部材13と、封止部材14と、PCU(パワーコントロールユニット、電力変換装置)15と、PCUカバー16と、等を備える。
The rotary electric
駆動用モータ10は、車両の走行駆動用モータであり、バッテリから供給される電力によって回転駆動力を発生する。駆動用モータ10は、車両左右方向に向いている第1回転軸10aを有する。
The
発電用モータ11は、車両左右方向に向いている第2回転軸11aを有する。発電用モータ11は、第2回転軸11aに入力される回転駆動力により発電電力を発生する。第2回転軸11aは、駆動用モータ10の第1回転軸10aと平行に配置される。
The
ハウジング12は、駆動用モータ10及び発電用モータ11を収容するモータケースである。ハウジング12は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの側に、開口部12aを有する。
The
蓋部材13は、ハウジング12の開口部12aに配置され、該開口部12aを覆っている。この蓋部材13は、モータカバーとして機能するとともに、PCU15を収容するPCUケースとしても機能する。すなわち、本実施形態の蓋部材13は、モータカバーとPCUケースとを兼用する部材である。
The
封止部材14は、シール材からなるガスケットである。この封止部材14は、ハウジング12における開口部12aの縁と、蓋部材13と、の間に介在することで、蓋部材13によってハウジング12を封止する。
The sealing
PCU15は、駆動用モータ10及び発電用モータ11の少なくとも一方を制御する。PCU15は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置(図2参照)に配置されるように、蓋部材13の外側、すなわち蓋部材13におけるハウジング12の側と反対の側に取り付けられる。
The
PCUカバー16は、蓋部材13の開口部13aに配置され、該開口部13aを覆っている。
The PCU cover 16 is arranged in the
図2に示すように、PCU15は、パワーモジュール(半導体モジュール)150と、DC/DCコンバータ151と、DCコネクタ152と、リアクトル153と、コンデンサ154と、等を備える。また、回転電機駆動ユニット1は、PCU15を冷却するウォータジャケット(冷却器)155をさらに備える。
As shown in FIG. 2, the
パワーモジュール150は、高圧バッテリ(例えば48Vバッテリ、図示省略)の直流電流を三相の交流電流に変換して出力し、回生発電時には発電した三相の交流電流を直流電流に変換して高圧バッテリに出力する。パワーモジュール150は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置に配置される。具体的に、パワーモジュール150は、駆動モータ用パワーモジュール150aと、発電モータ用パワーモジュール150bと、電圧制御ユニット(以下、VCU(Voltage Control Unit)ともいう)用パワーモジュール150cと、を有する。このように、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、第1回転軸10a及び第2回転軸11aと重なる位置に、駆動モータ用パワーモジュール150a、発電モータ用パワーモジュール150b及びVCU用パワーモジュール150cを並べることで、駆動用モータ10及び発電用モータ11からパワーモジュール150までの経路を短縮することができる。
The
DC/DCコンバータ151は、PCU15に入力される高圧バッテリの電圧を降圧して、12Vバッテリの充電及び12V系負荷への電力供給を行う機能を有する。DC/DCコンバータ151は、PCU15の全体と比較して、上下方向の中間部分の位置が上方である。すなわち、DC/DCコンバータ151は、PCU15の構成部品150~154のうちの最下端部と最上端部との間の中間部よりも、上方に配置される。図1に示すように、DC/DCコンバータ151は、ハウジング12の上面に配置される低圧バッテリとしての12Vバッテリ90に接続されるため、低圧系統との接続ケーブル91が短縮される。また、エンジンルーム浸水時にDC/DCコンバータの水没が抑制される。
The DC /
DCコネクタ152は、不図示の電力ケーブルを介して、高圧バッテリ(例えば48Vバッテリ、図示省略)と接続されている。DCコネクタ152は、ハウジング12の車両後方側に配置されており、ハウジング12よりも車両後方に通常配置される高圧バッテリ等の高圧系統との接続経路が短縮されている。また、このDCコネクタ152は、PCU15を構成する他の部品150,151,153~155よりも上方に配置されるため、製造時にこれら他の部品150,151,153~155を組み付けた後に電力ケーブルを接続可能となっている。
The
リアクトル153は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、パワーモジュール150及びDC/DCコンバータ151とともに、コンデンサ154を囲うように配置される。
The
コンデンサ154は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、パワーモジュール150の延びる方向と平行に並んで延びるように配置される。これにより、パワーモジュール150からコンデンサ154までの距離が短縮され、寄生インダクタンスが低減されている。コンデンサ154は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、PCU15を構成する冷却が必要な部品150,151,153で囲われるように配置される。
The
ウォータジャケット155は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置に配置される。また、ウォータジャケット155は、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、パワーモジュール150、DC/DCコンバータ151及びリアクトル153と重なるように、これら部品と駆動用モータ10及び発電用モータ11との間に配置される。これらパワーモジュール150、DC/DCコンバータ151及びリアクトル153は、いずれも冷却が必要な部品であり、上述したようにコンデンサ154を囲うように配置されているため、ウォータジャケット155の冷却通路のターンが容易となり、圧力損失の上昇を抑制できる配置となっている。
The
本実施形態に係る回転電機駆動ユニット1によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、ハウジング12の蓋部材13とPCU15を収容するPCUケースとを一体化し、ハウジング12の開口部12aを覆う蓋部材13にPCU15を直接配置した。そのため、PCU15と駆動用モータ10及び発電用モータ11との間に別途空気層が設けられてはいないため、回転軸方向のPCU15の厚みを抑制しつつ、回転電機駆動ユニット1を小型化できる。また同時に、ハウジング12の蓋部材13とPCU15を収容するPCUケースを兼用するため、部品点数を削減でき、コストを削減できる。
According to the rotary electric
According to the present embodiment, the
また本実施形態によれば、剛性部材であるPCU15が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置に配置されるため、モータケースやトランスミッションケースに生じる振動を抑制することができる。そのため、振動抑制のために従来必要であったモータケースやトランスミッションケースの外表面におけるリブの形成が不要となり、重量増加又はコスト増加を抑制できる。
Further, according to the present embodiment, the
また本実施形態によれば、剛性部材であるパワーモジュール150が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置に配置されているため、モータケースやトランスミッションケースに生じる振動をより確実に抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また本実施形態によれば、剛性部材であるウォータジャケット155が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置に配置されているため、モータケースやトランスミッションケースに生じる振動をより確実に抑制することができる。特に、駆動用モータ10及び発電用モータ11のハウジング12に対する取り付け点に、剛性の高いウォータジャケット155を配置することができるため、振動に伴う変形も抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the
また本実施形態によれば、DC/DCコンバータ151を、PCU15の全体と比較して、上下方向の中間部分の位置が上方となるように配置した。すなわち、DC/DCコンバータ151がPCU15における上方に配置されるため、上方から接続される低圧バッテリ(12Vバッテリ)等の低圧系統との接続ケーブル91を短縮させることができる。また、仮にエンジンルーム内が浸水した場合であっても、DC/DCコンバータ151が水没するのを抑制できるため、安全性が高い。
Further, according to the present embodiment, the DC /
また本実施形態によれば、DCコネクタ152がPCU15における上方に配置されているため、エンジンルーム内に、駆動用モータ10及び発電用モータ11、ギヤ、及びPCU15を組み付けた後にDCケーブルを接続できる。そのため、回転電機駆動ユニット1の製造時における組立性を向上できる。
Further, according to the present embodiment, since the
また本実施形態によれば、PCU15を構成する各部品が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に垂直な面で並ぶように一階層に配置されるため、PCU15における第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向の厚さが厚くなることを抑制できる。また、電気配策やウォータジャケット155の冷却回路をシンプルにすることができ、回転電機駆動ユニット1の小型化を実現できる。さらには、PCU15が一階層に配置されるため、技術の進化に応じて高さ方向にPCU15の各部品の小型化を進めていくことが可能であり、同一の冷却回路や電気配線を活用することができるため、高コモナリ性を確保でき、開発工数の削減が可能となる。
Further, according to the present embodiment, since the parts constituting the
また、従来、ハウジング12の上面にはPCUが配置されていたのに対して、本実施形態ではハウジング12の側面にPCU15が配置される。そして、ハウジング12の上面には低圧バッテリとしての12Vバッテリ90が配置されるため、DC/DCコンバータ151との接続経路をより短縮させることができる。
Further, while the PCU is conventionally arranged on the upper surface of the
[第2実施形態]
次に、図3を参照して、本発明の第2実施形態に係る回転電機駆動ユニット2の構成について説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る回転電機駆動ユニット2を車両左方向から視た図である。第2実施形態に係る回転電機駆動ユニット2は、PCU15Aが、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置で一階層に配置される点は第1実施形態と同様であるが、PCU15Aにおける各構成部品の配置が第1実施形態と異なっている。
[Second Embodiment]
Next, the configuration of the rotary electric
PCU15Aを構成する部品のうち最重量物であるリアクトル153は、PCU15Aを構成する他の部品150~152,154と比較して、車体に繋がるモータギヤMTGに最も近い位置に配置される。これにより、モータギヤMTGや車体へ伝達される振動を抑制することができる。この構成及び効果については、後述の第4実施形態でも同様のことが言える。
The
また、DC/DCコンバータ151は、PCU15Aにおける車両前方に配置される。これにより、PCU15Aよりも車両前方に通常配置されるヒューズボックス92へのアクセスが容易となり、ヒューズとの接続経路を短縮させることができる。
Further, the DC /
[第3実施形態]
次に、図4を用いて、本発明の第3実施形態に係る回転電機駆動ユニット3の構成について説明する。図4は、本発明の第3実施形態に係る回転電機駆動ユニット3を車両左方向から視た図である。第3実施形態に係る回転電機駆動ユニット3は、PCU15Bが、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置で一階層に配置される点は第1、第2実施形態と同様であるが、PCU15Bにおける各構成部品の配置が第1、第2実施形態と異なっている。
[Third Embodiment]
Next, the configuration of the rotary electric
第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10と重なる位置でかつ第1回転軸10aよりも下方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで本実施形態では、高い剛性を有する重量物の駆動モータ用パワーモジュール150aが、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10と重なる位置でかつ第1回転軸10aよりも下方に配置される。これにより、振動をより確実に抑制することができる。この構成及び効果については、上述の第1実施形態や後述の第4実施形態でも同様のことが言える。
When viewed in the direction of the first
第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10と重なる位置でかつ第1回転軸10aよりも上方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで本実施形態では、高い剛性を有する重量物のDC/DCコンバータ151が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10と重なる位置でかつ第1回転軸10aよりも上方に配置される。これにより、振動をより確実に抑制することができる。
When viewed in the direction of the first
第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、発電用モータ11と重なる位置でかつ第2回転軸11aよりも下方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで本実施形態では、高い剛性を有する重量物の発電モータ用パワーモジュール150bが、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、発電用モータ11と重なる位置でかつ第2回転軸11aよりも下方に配置される。これにより、振動をより確実に抑制することができる。この構成及び効果については、後述の第4実施形態でも同様のことが言える。
When viewed in the direction of the first
第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、第2回転軸11aよりも上方でかつ第1回転軸10aよりも車両前方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで本実施形態では、高い剛性を有する最重量物のリアクトル153が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、第2回転軸11aよりも上方でかつ第1回転軸10aよりも車両前方に配置される。これにより、振動をより確実に抑制することができる。この構成及び効果については、上述の第1、第2実施形態や後述の第4実施形態でも同様のことが言える。
When viewed in the direction of the first
第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、サイドフレームSFと重なる位置は、側方からの衝突時に最も衝撃を受け易い領域である。そこで本実施形態では、急速放電用のバックアップ電源を有するDC/DCコンバータ151が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、サイドフレームSFが延びる方向と平行に延びて配置される。これにより、衝突時にサイドフレームSFからの衝撃を直接受けるのを回避できるため、安全性が向上する。
When viewed in the direction of the first
[第4実施形態]
次に、図5を用いて、本発明の第4実施形態に係る回転電機駆動ユニット4の構成について説明する。図5は、本発明の第4実施形態に係る回転電機駆動ユニット4を車両左方向から視た図である。第4実施形態に係る回転電機駆動ユニット4は、PCU15Cが、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10及び発電用モータ11と重なる位置で一階層に配置される点は第1、第2、第3実施形態と同様であるが、PCU15Cにおける各構成部品の配置が第1、第2、第3実施形態と異なっている。
[Fourth Embodiment]
Next, the configuration of the rotary electric
第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10と重なる位置でかつ第1回転軸10aよりも上方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで本実施形態では、高い剛性を有する最重量物のリアクトル153が、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、駆動用モータ10と重なる位置でかつ第1回転軸10aよりも上方に配置される。これにより、振動をより確実に抑制することができる。
When viewed in the direction of the first
第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、第2回転軸11aよりも上方でかつ第1回転軸10aよりも車両前方は、振動が発生し易い領域の一つである。そこで本実施形態では、高い剛性を有する重量物のVCU用パワーモジュール150cが、第1回転軸10a及び第2回転軸11aの方向に視て、第2回転軸11aよりも上方でかつ第1回転軸10aよりも車両前方に配置される。これにより、振動をより確実に抑制することができる。
When viewed in the direction of the first
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and modifications, improvements, and the like to the extent that the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
1,2,3,4 回転電機駆動ユニット
10 駆動用モータ(第1回転電機)
10a 第1回転軸
11 発電用モータ(第2回転電機)
11a 第2回転軸
12 ハウジング
12a 開口部
13 蓋部材
13a 開口部
14 封止部材
15,15A,15B,15C PCU(電力変換装置)
150,150A,150B,150C パワーモジュール(半導体モジュール)
150a 駆動モータ用パワーモジュール
150b 発電モータ用パワーモジュール
150c VCU用パワーモジュール
151 DC/DCコンバータ
152 DCコネクタ(入力部)
153 リアクトル
154 コンデンサ
155 ウォータジャケット(冷却器)
16 PCUカバー
90 12Vバッテリ
91 接続ケーブル
92 ヒューズボックス
MTG モータギヤ
SF サイドフレーム
1, 2, 3, 4 rotary electric
10a 1st
11a
150, 150A, 150B, 150C power module (semiconductor module)
150a Power module for
153
16
Claims (17)
第1回転軸を有する第1回転電機と、
前記第1回転軸と平行である第2回転軸を有する第2回転電機と、
前記第1回転電機及び前記第2回転電機を収容し、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の側に開口部を有するハウジングと、
前記開口部に配置される蓋部材と、
前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機及び前記第2回転電機と重なる位置に配置されるように前記蓋部材の外側に取り付けられ、前記第1回転電機及び前記第2回転電機の少なくとも一方を制御する電力変換装置と、を備える、回転電機駆動ユニット。 It is a rotary electric machine drive unit mounted on a vehicle.
With the first rotary electric machine having the first rotation axis,
A second rotating electric machine having a second rotating shaft parallel to the first rotating shaft,
A housing that houses the first rotary electric machine and the second rotary electric machine and has an opening on the side of the first rotary shaft and the second rotary shaft.
The lid member arranged in the opening and
The first rotation is attached to the outside of the lid member so as to be arranged at a position overlapping the first rotation electric machine and the second rotation electric machine when viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis. A rotary electric machine drive unit including a power conversion device that controls at least one of the electric machine and the second rotary electric machine.
前記半導体モジュールは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機及び前記第2回転電機と重なる位置に配置される、請求項1に記載の回転電機駆動ユニット。 The power conversion device has a semiconductor module and has a semiconductor module.
The rotary electric machine drive according to claim 1, wherein the semiconductor module is arranged at a position overlapping the first rotary electric machine and the second rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary axis and the second rotary axis. unit.
前記冷却器は、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記第1回転電機及び前記第2回転電機と重なる位置に配置される、請求項1又は2に記載の回転電機駆動ユニット。 The rotary electric machine drive unit further includes a cooler for cooling the power conversion device.
The rotation according to claim 1 or 2, wherein the cooler is arranged at a position overlapping the first rotary electric machine and the second rotary electric machine when viewed in the direction of the first rotary shaft and the second rotary shaft. Electric drive unit.
前記DC/DCコンバータは、前記電力変換装置の全体と比較して、上下方向の中間部分の位置が上方である、請求項1から3のいずれかに記載の回転電機駆動ユニット。 The power converter has a DC / DC converter and has a DC / DC converter.
The rotary electric drive unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the DC / DC converter has an upper position of an intermediate portion in the vertical direction as compared with the whole of the power conversion device.
前記入力部は、前記電力変換装置における上方に配置される、請求項1から4のいずれかに記載の回転電機駆動ユニット。 The power converter has an input unit from a power source and has an input unit.
The rotary electric machine drive unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the input unit is arranged above the power conversion device.
前記第2回転電機は、発電用回転電機であり、
前記電力変換装置は、該電力変換装置を構成する部品として、DC/DCコンバータ、リアクトル、コンデンサ、前記駆動用回転電機用の半導体モジュール、前記発電用回転電機用の半導体モジュール、及び電圧制御用の半導体モジュールを有する、請求項1から7いずれかに記載の回転電機駆動ユニット。 The first rotary electric machine is a drive rotary electric machine.
The second rotary electric machine is a rotary electric machine for power generation.
The power conversion device includes a DC / DC converter, a reactor, a capacitor, a semiconductor module for a drive rotary electric machine, a semiconductor module for a power generation rotary electric machine, and a voltage control device as components constituting the power conversion device. The rotary electric power drive unit according to any one of claims 1 to 7, which has a semiconductor module.
前記リアクトルは、前記電力変換装置を構成する部品のうち、前記ギヤに最も近い位置に配置される、請求項8に記載の回転電機駆動ユニット。 The rotary electric machine drive unit includes gears for transmitting the outputs of the first rotary shaft and the second rotary shaft.
The rotary electric machine drive unit according to claim 8, wherein the reactor is arranged at a position closest to the gear among the parts constituting the power conversion device.
前記DC/DCコンバータは、前記第1回転軸及び前記第2回転軸の方向に視て、前記サイドフレームが延びる方向と平行に延びて配置される、請求項8から14いずれかに記載の回転電機駆動ユニット。 The vehicle has a side frame
The rotation according to any one of claims 8 to 14, wherein the DC / DC converter is arranged so as to extend in parallel with the direction in which the side frame extends when viewed in the direction of the first rotation axis and the second rotation axis. Electric drive unit.
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