WO2023054438A1 - 車両駆動装置 - Google Patents

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WO2023054438A1
WO2023054438A1 PCT/JP2022/036090 JP2022036090W WO2023054438A1 WO 2023054438 A1 WO2023054438 A1 WO 2023054438A1 JP 2022036090 W JP2022036090 W JP 2022036090W WO 2023054438 A1 WO2023054438 A1 WO 2023054438A1
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WO
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cooling
inverter
capacitor
motor
semiconductor module
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/036090
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛 ▲高▼橋
公伸 寺尾
陽介 森本
卓也 小笠原
浩慶 秋山
大 大野
Original Assignee
三菱自動車工業株式会社
株式会社明電舎
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱自動車工業株式会社, 株式会社明電舎 filed Critical 三菱自動車工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle drive system that drives left and right wheels of a vehicle with battery power.
  • a vehicle drive device that drives the left and right wheels of a vehicle with only a motor (electric motor) is known.
  • a separate motor to each of the left and right wheels so that the left and right wheels can be driven independently of each other.
  • Patent Document 1 the turning performance of the vehicle and the vehicle body stability during turning are improved.
  • the inverter is installed on a partition wall that separates the accommodation space for the speed reducer and the accommodation space for the inverter. For this reason, excess space is likely to occur above the inverter in the housing space of the inverter, and there is room for improvement in achieving compactness.
  • the inverter includes various components such as capacitors and semiconductor modules, and depending on the arrangement of these components, it may not be possible to form the inverter compactly. For example, when the components of the inverter are stacked in the vertical direction, there is a problem that the vertical dimension of the inverter tends to increase. Therefore, there is a demand for development of a vehicle drive system that can compactly accommodate an inverter in a limited mounting space.
  • the components of the inverter generate heat when the inverter operates.
  • capacitors and semiconductor modules tend to reach high temperatures, they are cooled by water cooling or air cooling.
  • One of the purposes of this case is to provide a vehicle drive system with a compact inverter and improved cooling performance, which was created in light of the above issues.
  • the disclosed vehicle drive system includes a motor unit having a drive motor mounted on a vehicle, a gear mechanism for transmitting torque of the motor to left and right wheels of the vehicle, and a motor unit disposed above the motor unit.
  • an inverter having a capacitor for smoothing power and a semiconductor module including a plurality of switching elements.
  • the inverter has a tray portion that accommodates the capacitor and the semiconductor module, and a plate-like cover that is attached to the tray portion and covers the capacitor and the semiconductor module from above.
  • a cooling part through which cooling coolant flows is integrated, and both the capacitor and the semiconductor module are attached to the lower surface of the cover.
  • the space can be effectively utilized by adopting a layout in which the capacitors and semiconductor modules are hung from the cover, so the inverter can be mounted compactly.
  • the components of the inverter can be cooled by the refrigerant flowing through the cooling unit integrated with the cover.
  • this cooling section is away from the motor unit, which is a heat source, it is not heated by the heat of the motor unit, and an air-cooling effect can be expected, so that the cooling performance can be improved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a vehicle drive system as an embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the internal structure of the vehicle drive system shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining the internal structure of an inverter included in the vehicle drive system shown in FIG. 1, and is shown upside down
  • FIG. 4 is a top view for explaining a cooling part of the inverter shown in FIG. 3
  • It is a top view for demonstrating the modification of the cooling part of an inverter.
  • 2 is an enlarged view of a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle drive system according to the present invention
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the vehicle drive system 10 of the present invention.
  • a vehicle driving device 10 of the present invention includes a motor unit 1 having a driving motor and a gear mechanism for transmitting torque of the motor to left and right wheels, and an inverter 4 arranged above the motor unit 1.
  • the inverter 4 is compactly mounted, and the cooling unit 20 effectively cools the capacitor 5 and the semiconductor module 6 that are components of the inverter 4 .
  • the inverter case 14 of the inverter 4 is arranged above the casing (at least one of the motor housing 12 and the gear box housing 13) of the motor unit 1.
  • the inverter 4 has a capacitor 5 that smoothes power and a semiconductor module 6 that includes a plurality of switching elements.
  • the inverter 4 has a tray portion 16 that accommodates the capacitors 5 and the semiconductor modules 6, and a cover 15 attached to the tray portion 16.
  • the tray portion 16 and the cover 15 constitute an inverter case 14.
  • the cover 15 is a plate-like member that covers the capacitor 5 and the semiconductor module 6 from above, and is integrated with the cooling section 20 through which the coolant for cooling the inverter 4 flows. Both the capacitor 5 and the semiconductor module 6 are attached to the lower surface 17 of the cover 15 . That is, the capacitor 5 and the semiconductor module 6 have a "hanging layout" and are cooled by the cooling unit 20 provided above them.
  • the cooling unit 20 is arranged apart from the motor unit 1, and has a first cooling passage (not shown in FIG. 7) through which a coolant flows in one direction, and a first cooling passage directly above the position where the semiconductor module 6 is attached. and a second cooling passage 22 formed as a space wider than the first cooling passage.
  • the coolant also flows in the second cooling passage 22, effectively cooling the semiconductor module 6, which is most likely to reach high temperature.
  • a fin, a heat sink, or the like may be provided in the second cooling passage 22 to increase the cooling efficiency.
  • [1. composition] 1 to 4 and 6 are diagrams for explaining the configuration of a vehicle drive system 10 according to this application example (embodiment). Front and back, left and right, and up and down in the drawing represent directions determined with reference to the driver of the vehicle in which the vehicle drive system 10 is mounted.
  • the vehicle drive device 10 includes a motor unit 1 having a drive motor 2 and a gear box 3 mounted on a vehicle, and an inverter 4 .
  • a motor unit 1 including two motors 2 (electric motors) that receives power from a battery (not shown) mounted on a vehicle and drives left and right wheels of the vehicle is illustrated.
  • the two motors 2 have a rotating shaft C (in the drawing, the center of rotation of the rotating shaft indicated by a dashed line is denoted by C) extending in the left-right direction (vehicle width direction), and are coaxially separated from each other in the left-right direction. placed.
  • the motor 2 arranged on the left side of the vehicle is also called “left motor 2L”
  • the motor 2 arranged on the right side of the vehicle is also called “right motor 2R”.
  • the left motor 2L is connected to a power transmission path that leads to at least the left wheel axle.
  • the right motor 2R is connected to a power transmission path leading to at least the right wheel axle.
  • the motor 2 functions as a yaw moment generation source that generates turning force by increasing or decreasing the driving force and braking force of at least the left and right wheels in an electric vehicle or hybrid vehicle equipped with another driving motor or engine. Further, in an electric vehicle in which no other drive motor is mounted, the motor 2 has a function as a vehicle drive source in addition to the above functions.
  • the two motors 2 of this embodiment are configured similarly to each other.
  • Each motor 2 has a structure in which electric motor elements such as a stator, a rotor, and a motor shaft are built in. These elements are contained in left and right motor housings 12 (left motor housing 12L, right motor housing 12R) forming the exterior of each motor 2 (in which the motor elements of each motor 2 are housed), as shown in FIG. be accommodated.
  • the motor housing 12 is constructed by directing the bottom portion of a bottomed cylindrical body outward in the left-right direction, and attaching an end bell to an opening on the center side in the left-right direction.
  • the stator is a stator that is fixed to each motor housing 12 and has a structure in which a coil is wound around a laminated iron core formed by laminating electromagnetic steel sheets coated with an insulating coating, for example.
  • the rotor is, for example, a cylindrical rotor in which a permanent magnet is inserted in a laminated iron core formed by laminating electromagnetic steel sheets coated with an insulating coating, and is loosely inserted inside the stator while being concentric with the central axis of the stator. It is fixed to the shaft-shaped motor shaft. By changing the frequency of the AC power applied to the stator, the rotational speed of the magnetic field inside the stator is changed, and the angular velocity of the rotor and motor shaft is changed.
  • One end of the motor shaft is connected to the gearbox 3 .
  • the left motor 2L is arranged on the left side of the gearbox 3, and the right motor 2R is arranged on the right side of the gearbox 3.
  • the gearbox 3 is a driving force transmission device sandwiched between the left motor housing 12L and the right motor housing 12R.
  • This gearbox 3 has a gearbox housing 13 forming an exterior and a gear mechanism built therein.
  • the gear mechanism is a mechanism that amplifies the torque of the left motor 2L and the right motor 2R and transmits it to the left and right wheels.
  • the gear mechanism also includes a mechanism (for example, a differential gear mechanism, a planetary gear mechanism, etc.) for generating a torque difference between the left wheel set and the right wheel set.
  • the gearbox housing 13 of this embodiment is arranged offset downward with respect to the left and right motor housings 12L and 12R.
  • the left and right motor housings 12L are arranged so that the gearbox 3 is arranged at a position biased downward and forward (in the radial direction of the left and right motors 2) in a side view with respect to the rotation axis C of the motor 2.
  • 12R and the gearbox housing 13 are set.
  • the gearbox 3 forms a downward recess 8 together with the motor housings 12L and 12R.
  • the recess 8 has a basin shape that is recessed downward between the left and right motor housings 12L and 12R.
  • the inverter 4 is a converter (DC-AC inverter) that mutually converts the power of the DC circuit (DC power) and the power of the AC circuit on the motor 2 side (AC power).
  • This inverter 4 has a function of converting DC power into AC power and supplying power to both the left and right motors 2 .
  • the inverter 4 is arranged in a mounting space S (a chain double-dashed line in FIG. 2) above the left and right motors 2 and the gearbox 3 (that is, the motor unit 1).
  • the mounting space S is a space formed between the vehicle driving device 10 and surrounding equipment and the vehicle body at the position where the vehicle driving device 10 is mounted. When viewed from the front, it has a T shape including a space above the housings 12L and 12R.
  • each motor housing 12 is positioned directly above the rotation axis C of each motor 2 (the portion overlapping the rotation axis C in top view). Therefore, the portion of the mounting space S above the motor housing 12 (the space corresponding to the T-shaped horizontal bar) is the smallest right above the rotation axis C. As shown in FIG. In other words, a larger mounting space S is ensured at a position shifted from the rotation axis C than at a position overlapping the rotation axis C in top view.
  • the inverter 4 has a capacitor 5 that smoothes power and a semiconductor module 6 that includes a plurality of switching elements.
  • the capacitor 5 and the semiconductor module 6 are housed in an inverter case 14 that forms the exterior of the inverter 4 .
  • Components of the inverter 4 include not only the capacitor 5 and the semiconductor module 6, but also a current sensor (not shown) for detecting the current value of the inverter 4, for example.
  • Components other than the capacitor 5 and the semiconductor module 6 are also built in the inverter case 14 together with the capacitor 5 and the semiconductor module 6 .
  • the inverter case 14 is arranged in the mounting space S and fixed to the left and right motor housings 12L and 12R.
  • the inverter case 14 is formed by combining a tray portion (inverter lower case) 16 that accommodates the capacitors 5 and the semiconductor modules 6 and a plate-like cover (inverter upper case) 15 that covers the capacitors 5 and the semiconductor modules 6 from above. It is formed.
  • the tray portion 16 of this embodiment is provided separately from the gear box 3 (gear box housing 13). However, the tray portion 16 may be provided integrally with the gearbox 3 (as part of the gearbox housing 13).
  • the capacitor 5 is an electronic component that has a larger thickness dimension (vertical dimension) than other components of the inverter 4 (semiconductor module 6 and current sensor). In this embodiment, one capacitor 5 is used for both the left and right motors 2L and 2R.
  • the capacitor 5 is interposed in the feed line of the AC power converted by the semiconductor module 6 in the current control type inverter, and is interposed in the input side of the DC power in the voltage control type inverter. Capacitor 5 functions as a kind of filter and plays a role in stabilizing the current supplied to motor 2 .
  • the semiconductor module 6 is a power module formed by forming a three-phase bridge circuit including a plurality of switching elements and diodes on a substrate (electronic circuit substrate). By intermittently switching the connection state of each switching element, DC power is converted into three-phase AC power.
  • Semiconductor elements such as thyristors, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and power MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors) are used as switching elements.
  • the semiconductor module 6 of this embodiment includes left and right (a pair of) modules 6L and 6R (a left module 6L and a right module 6R) used for the left and right motors 2L and 2R, respectively.
  • the left and right modules 6L and 6R are provided separately from each other.
  • the left module 6L is a semiconductor module dedicated to the left motor 2L. AC power generated by the left module 6L is supplied to the left motor 2L.
  • the right module 6R is a semiconductor module dedicated to the right motor 2R. AC power generated by the right module 6R is supplied to the right motor 2R.
  • the capacitor 5 having the largest thickness dimension is arranged in the recess 8 (inside the recess 8 or directly above the recess 8). Further, the semiconductor module 6 is arranged inside the recess 8 or right above the recess 8 and at a position different from the capacitor 5 and each rotation axis C when viewed from above. Therefore, when viewed from the top, the capacitor 5 is positioned between the left and right motor housings 12L and 12R, the semiconductor module 6 is positioned shifted in the front-rear direction and the left-right direction with respect to the capacitor 5 and the rotation axis C, and the capacitor 5 and the rotating shaft C are shifted. Axis C does not overlap. Although the left module 6L is arranged behind the capacitor 5 and the right module 6R is arranged in front of the capacitor 5 in this embodiment, the arrangement may be reversed.
  • the inverter case 14 has a shape corresponding to the arrangement of the capacitors 5, the semiconductor modules 6, etc. so that the components of the inverter 4 can be accommodated.
  • both the capacitor 5 and the semiconductor module 6 are arranged so as to overlap the recess 8 in the vertical direction, that is, in the recess 8 or directly above the recess 8. , in other words, it has a substantially rectangular shape elongated in the front-rear direction when viewed from above.
  • both the capacitor 5 and the semiconductor module 6 are attached to the lower surface 17 of the cover 15 (hereinafter also referred to as "cover lower surface 17").
  • the cover lower surface 17 is an inner surface facing the tray portion 16 side (lower side) when the cover 15 is attached to the tray portion 16 .
  • the capacitors 5 and the semiconductor modules 6 attached to the cover lower surface 17 are accommodated in the tray portion 16 while suspended from the cover lower surface 17 .
  • the cover 15 of this embodiment includes a planar flat plate portion 23 attached to the peripheral edge of the tray portion 16 and a convex shape extending upward from the flat plate portion 23 to form a condenser 5. and a cooling portion 20 through which a coolant for cooling the capacitor 5 and the semiconductor module 6 flows.
  • the cooling part 20 is arranged apart from the motor 2 and the gear box 3, and has a first cooling passage 21 through which the refrigerant flows in one direction, and a second cooling passage 21 formed as a space wider than the first cooling passage 21. and cooling passages 22 .
  • a configuration of the cooling unit 20 will be described later.
  • the flat plate portion 23 is a portion that closes the opening formed by the peripheral edge of the tray portion 16, and is a portion where the cooling portion 20 integrated with the cover 15 is provided.
  • the convex portion 24 has a shape that bulges upward at the central portion (center in the front-rear direction) of the cover 15 (the flat plate portion 23).
  • the capacitor 5 is fixed at a position corresponding to the projection 24 on the cover lower surface 17 so as to be suspended from the projection 24 . That is, the convex portion 24 is formed to bulge into a shape (here, a substantially rectangular parallelepiped shape) capable of containing at least the capacitor 5 .
  • the cover 15 of this embodiment further has two bulging portions 25 (a left bulging portion 25L and a right bulging portion 25R) that bulge upward in each of the front and rear directions of the convex portion 24 .
  • Each bulging portion 25 has a convex shape with a vertical dimension (the amount of bulging from the flat plate portion 23 ) smaller than that of the convex portion 24 , and has a bottom surface that is flush with the flat plate portion 23 . That is, each bulging portion 25 is hollow and has a space inside as the second cooling passage 22 .
  • Each module 6L, 6R is arranged directly under each bulging part 25L, 25R. The left and right modules 6L, 6R are fixed to positions corresponding to the bulging portions 25L, 25R on the cover lower surface 17 so as to be suspended from the flat plate portion 23 .
  • the second cooling passage 22 is formed integrally with the cover 15, and has two bulging portions 25L and 25R formed to bulge upward from the flat plate portion 23. provided within.
  • the second cooling passage 22 includes a left second cooling passage 22L and a right second cooling passage 22R that cool the left and right modules 6L and 6R, respectively.
  • the left second cooling passage 22L and the right second cooling passage 22R are provided directly above the positions where the left module 6L and the right module 6R are mounted, respectively, and actively cool the semiconductor module 6 by the refrigerant flowing inside.
  • the second cooling passage 22 is preferably provided with fins, a heat sink, or the like for enhancing cooling efficiency.
  • the first cooling passage 21 is also formed integrally with the cover 15 and has a tubular shape that bulges upward from the flat plate portion 23 .
  • a space (hollow portion) through which a coolant flows is provided inside the first cooling passage 21 .
  • the first cooling passage 21 of this embodiment includes a rear supply passage 21a and a rear discharge passage 21b connected to the left second cooling passage 22L in the rear bulging portion 25L, and a right second cooling passage 21b in the front bulging portion 25R. It includes a front supply passage 21d and a front discharge passage 21e connected to the second cooling passage 22R, and a connection passage 21c connecting the rear discharge passage 21b and the front supply passage 21d.
  • the two supply paths 21a, 21d and the two discharge paths 21b, 21e both extend in the left-right direction.
  • the rear supply passage 21a extends rightward from the rear bulging portion 25L
  • the rear discharge passage 21b extends leftward from the rear bulging portion 25L.
  • the front supply passage 21d extends leftward from the front bulging portion 25R
  • the front discharge passage 21e extends rightward from the front bulging portion 25R.
  • the connection path 21c is arranged to the left of the protrusion 24 and extends in the front-rear direction.
  • the first cooling passage 21 consisting of the five flow paths 21a to 21e connects the two second cooling passages 22L and 22R in series, and also extends around the condenser 5 arranged on the convex portion 24 from three directions.
  • the condenser 5 is cooled by the refrigerant flowing through the first cooling passage 21 .
  • the cooling part 20 is formed on the flat plate part 23 so as to overlap the convex part 24 when viewed in a direction perpendicular to the vertical direction.
  • the vertical position of the cooling unit 20 is set to match (or be included in) the vertical position of the projection 24 .
  • the two supply paths 21a and 21d and the two discharge paths 21b and 21e are arranged to overlap the convex portion 24 when viewed from the front and rear direction
  • the connection path 21c is arranged to overlap the convex portion 24 when viewed from the left and right direction.
  • a cooling section 20 is formed. Pipes 28 and 29 are connected to the rear supply path 21a and the front discharge path 21e, respectively.
  • Refrigerant is supplied to the first cooling passage 21 from a pipe 28 as indicated by the white arrow in FIG.
  • This coolant is supplied to the left second cooling passage 22L through the rear supply passage 21a, cools the left module 6L via, for example, a heat sink, and is discharged to the rear discharge passage 21b.
  • This coolant is supplied to the front supply path 21d through the connection path 21c, is supplied from the front supply path 21d to the right second cooling path 22R, cools the right module 6R via a heat sink (not shown), and then flows through the front discharge path 21e. is discharged to The refrigerant discharged to the front discharge passage 21 e is discharged outside the inverter 4 through the pipe 29 .
  • the portion of the first cooling passage 21 of this embodiment extending in the left-right direction is inclined upward in the mounting space S toward the outside in the left-right direction.
  • the rear discharge passage 21b and the front supply passage 21d extending leftward from the bulging portion 25 are linearly directed upward as the distance from the bulging portion 25 increases. slopes upwards.
  • interference between the first cooling passage 21 and surrounding objects is avoided in the T-shaped mounting space S when viewed from the front. can be arranged more compactly.
  • the inverter 4 can be placed closer to the gear box housing 13 and placed in the recess 8 as much as possible to realize a more compact arrangement.
  • the cover 15 is of a minimum size that allows the condenser 5 and the like to be hung thereon, the connection path 21c of the first cooling passage 21 integrated with the cover 15 protrudes outside the outer peripheral edge of the cover 15. end up Therefore, if the rear discharge passage 21b and the front supply passage 21d connected to the connection passage 21c are not inclined upward, the first cooling passage 21 is more likely to interfere with surrounding objects (for example, the motor housing 12). put away.
  • the inverter 4 must be placed above the recess 8 to avoid this interference. Therefore, as described above, if the portions extending in the left-right direction (the rear discharge passage 21b and the front supply passage 21d in this embodiment) are inclined upward, such a problem can be solved.
  • a first cooling passage 21' may connect the two second cooling passages 22L and 22R in series and surround the condenser 5 from all sides.
  • This first cooling passage 21' includes a rear supply passage 21a, a rear discharge passage 21b, a connection passage 21c, a front supply passage 21d and a front discharge passage 21e, which constitute the first cooling passage 21 of FIG. and an extension path 21f extending rearwardly from and disposed on the right side of the capacitor 5.
  • the pipe 29 is connected to the rear end of the extension passage 21f, and the refrigerant that has flowed through the first cooling passage 21' is discharged to the outside of the inverter 4 from the rear end of the extension passage 21f.
  • the front discharge passage 21e extending in the left-right direction and connected to the extension passage 21f is inclined upward in the left-right direction (the farther away from the bulging portion 25R).
  • the components of the inverter 4 including the capacitor 5 and the semiconductor module 6 can be cooled by the refrigerant flowing through the cooling unit 20 integrated with the cover 15 .
  • the cooling unit 20 since the cooling unit 20 is located away from the motor unit 1, which is a heat source, the cooling unit 20 is not heated by the heat of the motor unit 1, so that the coolant temperature can be kept low and the cooling efficiency can be improved.
  • the cooling unit 20 since air flows on the upper surface (surface) of the cover 15, the cooling unit 20 can be air-cooled, which can also improve the cooling efficiency.
  • high-temperature air stays in the upper part. can be done. Therefore, according to the vehicle drive system 10, high cooling performance can be ensured.
  • the cover 15 is provided with a projection 24 that projects upward from the flat plate portion 23 and accommodates the capacitor 5 .
  • the convex portion 24 for accommodating the capacitor 5 having a large thickness dimension can ensure accommodation of the capacitor 5 while avoiding an increase in the overall size of the cover 15.
  • the condenser 5 can be air-cooled via the convex portion 24 .
  • the inverter 4 is arranged in the mounting space S, and the capacitor 5, which has the largest thickness among the constituent parts of the inverter 4, is arranged in the concave portion 8. placement can be achieved. Furthermore, since the portion of the first cooling passage 21 extending in the left-right direction is inclined, the inverter 4 can be mounted compactly without interfering with objects around the recess 8 .
  • both the left and right modules 6L and 6R are arranged in the recessed portion 8 and arranged in the front-rear direction with respect to the capacitor 5, respectively.
  • the capacitor 5 and the left and right modules 6L and 6R which are components of the inverter 4, in the recess 8 in this manner, the vertical dimension of the vehicle drive device 10 can be made more compact.
  • each unit of the left and right motors 2L and 2R can be arranged. Can be shared. Therefore, it contributes to simplification of assembly work of the vehicle drive device 10 and cost reduction.
  • the flat plate portion 23 of the cover 15 is formed with a cooling portion 20 so as to overlap the convex portion 24 when viewed from the direction perpendicular to the vertical direction. be done.
  • the cooling part 20 by arranging the cooling part 20 at the same height position as the convex part 24 in the vertical direction, the dead space adjacent to the convex part 24 in the direction orthogonal to the vertical direction can be effectively utilized. Therefore, the cooling performance of the semiconductor module 6 can be ensured while making the vertical dimension of the vehicle drive device 10 more compact.
  • the rear discharge passage 21b and the front supply passage 21d are connected in series by the connection passage 21c.
  • the rear supply passage 21a and the rear discharge passage 21b, which are connected to each other, and the front supply passage 21d and the front discharge passage 21e, which are connected to the right second cooling passage 22R, may be connected in parallel. That is, the number of the first cooling passages through which the coolant flows in one direction is not limited to one.
  • the cooling portion having two parallel first cooling passages may be integrated with the cover.
  • the gear box 3 is positioned downward and forward in a side view with respect to the rotation axis C of the motor 2.
  • the gear box 3 is downward and forward. It may be offset backwards.
  • it becomes easy to arrange the inverter case 14 using the concave portion 8 and it becomes easy to arrange the inverter 4 compactly in the mounting space S. Become. Therefore, it is possible to obtain the same functions and effects as those of the above embodiment.
  • the left and right modules 6L, 6R may be integrated. That is, one common semiconductor module 6 may be provided for the left and right motors 2 in the same manner as the capacitor 5 . In this case, only one second cooling passage 22 may be arranged directly above one semiconductor module 6 .
  • the shape of the cover 15 described above is an example. The cover 15 only needs to integrate at least the cooling section, and may be flat without the projections 24 and the bulges 25 .

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Abstract

車両に搭載された駆動用のモータと、モータのトルクを車両の左右輪の各々に伝達する歯車機構とを有するモータユニット（１）と、モータユニット（１）の上側に配置され、電力を平滑化するコンデンサ（５）と複数のスイッチング素子を含む半導体モジュール（６）とを有するインバータ（４）と、を備えた車両駆動装置（１０）であって、インバータ（４）は、コンデンサ（５）及び半導体モジュール（６）を収容するトレイ部（１６）と、トレイ部（１６）に取り付けられコンデンサ（５）及び半導体モジュール（６）を上方から覆う平板状のカバー（１５）と、を有する。カバー（１５）には、インバータ（４）の冷却用の冷媒が流通する冷却部（２０）が一体化されている。コンデンサ（５）及び半導体モジュール（６）は、いずれもカバー（１５）の下面（１７）に取り付けられている。

Description

車両駆動装置
　本発明は、バッテリの電力で車両の左右輪を駆動する車両駆動装置に関する。
　従来、モータ（電動機）のみで車両の左右輪を駆動する車両駆動装置が知られている。例えば、左右輪の各々に個別のモータを接続し、左右輪を互いに独立して駆動できるようにしたものが提案されている。このような車両駆動装置では、左右のモータの駆動力を相違させることで、左右輪に回転数差やトルク差を生じさせることができる。これにより、車両の旋回性能や旋回時の車体安定性が改善される（特許文献１参照）。
特開２０１７－１８４５２３号公報
　特許文献１に記載の技術では、減速機の収容空間とインバータの収容空間とを仕切る隔壁の上にインバータが設置されている。このため、インバータの収容空間内において、インバータの上方に余剰スペースが生じやすく、コンパクト化を図るうえで改善の余地がある。また、インバータにはコンデンサや半導体モジュール等の種々の構成部品が含まれるが、これらの構成部品の配置によっては、インバータをコンパクトに形成できない場合がある。例えば、インバータの構成部品を上下方向に重ねて配置した場合には、インバータの上下方向の寸法が大きくなりやすいという課題がある。よって、限られた搭載空間にインバータをコンパクトに収容できる車両駆動装置の開発が求められている。
　また、インバータの構成部品は、インバータ作動時に発熱する。特に、コンデンサや半導体モジュールは高温化しやすいため、水冷や空冷によって冷却されるが、冷却が不足すると性能低下や劣化進行に繋がることから、高い冷却性能を確保する必要がある。
　本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、インバータをコンパクトに搭載するとともに冷却性能を高めた車両駆動装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的である。
　開示する車両駆動装置は、車両に搭載された駆動用のモータと、前記モータのトルクを前記車両の左右輪の各々に伝達する歯車機構とを有するモータユニットと、前記モータユニットの上側に配置され、電力を平滑化するコンデンサと複数のスイッチング素子を含む半導体モジュールとを有するインバータと、を備える。前記インバータは、前記コンデンサ及び前記半導体モジュールを収容するトレイ部と、前記トレイ部に取り付けられ前記コンデンサ及び前記半導体モジュールを上方から覆う平板状のカバーと、を有し、前記カバーには、前記インバータの冷却用の冷媒が流通する冷却部が一体化されており、前記コンデンサ及び前記半導体モジュールは、いずれも前記カバーの下面に取り付けられている。
　本件によれば、コンデンサ及び半導体モジュールをカバーにぶら下げるレイアウトとすることで空間を有効活用できるため、インバータをコンパクトに搭載できる。また、カバーに一体化された冷却部を流通する冷媒によりインバータの構成部品を冷却できる。特に、この冷却部は、熱源となるモータユニットから離れているため、モータユニットの熱で加温されることがないうえ、空冷効果も期待できるため、冷却性能を高めることができる。
実施例としての車両駆動装置の分解斜視図である。 図１に示す車両駆動装置の内部構造を説明するための断面図である。 図１に示す車両駆動装置が備えるインバータの内部構造を説明するための分解斜視図であり、上下を逆転させて示す。 図３に示すインバータの冷却部を説明するための上面図である。 インバータの冷却部の変形例を説明するための上面図である。 図１のＡ－Ａ矢視断面図の拡大図である。 本発明の車両駆動装置の構成を示す模式図である。
＝車両駆動装置の概要＝
　図７は、本発明の車両駆動装置１０の構成を示す模式図である。本発明の車両駆動装置１０は、駆動用のモータと当該モータのトルクを左右輪の各々に伝達する歯車機構とを有するモータユニット１と、モータユニット１の上側に配置されるインバータ４とを備えており、インバータ４をコンパクトに搭載するとともにインバータ４の構成部品であるコンデンサ５及び半導体モジュール６を効果的に冷却する冷却部２０を備える。
　図７に示すように、車両駆動装置１０では、モータユニット１が備えるケーシング（モータハウジング１２及びギヤボックスハウジング１３の少なくとも一方）の上側にインバータ４のインバータケース１４が配置される。インバータ４は、電力を平滑化するコンデンサ５と、複数のスイッチング素子を含む半導体モジュール６とを有する。インバータ４は、コンデンサ５及び半導体モジュール６を収容するトレイ部１６と、トレイ部１６に取り付けられるカバー１５とを有し、これらのトレイ部１６及びカバー１５によってインバータケース１４が構成される。
　カバー１５は、コンデンサ５及び半導体モジュール６を上方から覆う平板状の部材であり、インバータ４の冷却用の冷媒が流通する冷却部２０が一体化されている。コンデンサ５及び半導体モジュール６は、いずれもカバー１５の下面１７に取り付けられている。すなわち、コンデンサ５及び半導体モジュール６は「ぶら下がりレイアウト」となっており、これらの上方に設けられた冷却部２０によって冷却される。
　冷却部２０は、モータユニット１から離隔して配置されており、冷媒が一方向に流通する第一冷却通路（図７では図示略）と、半導体モジュール６が取り付けられている位置の直上において第一冷却通路よりも広い空間として形成された第二冷却通路２２とを有する。第二冷却通路２２内でも冷媒が流通し、最も高温化しやすい半導体モジュール６を効果的に冷却する。なお、第二冷却通路２２内には、冷却効率を高めるためのフィンやヒートシンク等が設けられていてもよい。
　以下、具体的な実施例を挙げて、車両駆動装置１０の構成を詳述する。なお、以下に説明する実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例（及び変形例）で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．構成］
　図１～図４及び図６は、本適用例（実施形態）に係る車両駆動装置１０の構成を説明するための図である。図中の前後，左右，上下は、車両駆動装置１０が搭載される車両の運転者を基準として定められる方向を表す。図１に示すように、車両駆動装置１０には、車両に搭載される駆動用のモータ２及びギヤボックス３を有するモータユニット１と、インバータ４とが設けられる。本実施例では、車両に搭載されるバッテリ（図示略）の電力を受けて車両の左右輪を駆動する二つのモータ２（電動機）を備えたモータユニット１を例示する。
　二つのモータ２は、左右方向（車幅方向）に延びる回転軸Ｃ（図面では、一点鎖線で示す回転軸の回転中心に符号Ｃを付す）を有し、同軸かつ左右方向に互いに離隔して配置される。以下、車両左側に配置されるモータ２を「左モータ２Ｌ」ともいい、車両右側に配置されるモータ２を「右モータ２Ｒ」ともいう。左モータ２Ｌは、少なくとも左輪軸に繋がる動力伝達経路に接続される。同様に、右モータ２Ｒは、少なくとも右輪軸に繋がる動力伝達経路に接続される。モータ２は、他の駆動用モータやエンジンが搭載される電気自動車やハイブリッド自動車においては、少なくとも左右輪の駆動力や制動力を増減させることで旋回力を発生させるヨーモーメント生成源として機能する。また、他の駆動用モータが搭載されない電気自動車においては、モータ２は、上記の機能に加えて、車両の駆動源としての機能を併せ持つ。
　本実施例の二つのモータ２は、互いに同様に構成される。各モータ２は、内部にステータ，ロータ，モータ軸等の電動機要素を内蔵した構造を持つ。これらの要素は、図２に示すように、各モータ２の外装をなす（各モータ２の電動機要素が内装される）左右のモータハウジング１２（左モータハウジング１２Ｌ，右モータハウジング１２Ｒ）の中に収容される。なお、モータハウジング１２は、有底筒状体の底部を左右方向のそれぞれ外側に向け、左右方向の中央側の開口にエンドベルが取り付けられて構成される。
　ステータは、例えば絶縁被膜がコーティングされた電磁鋼板を積層してなる積層鉄心にコイルを巻き付けた構造を持ち、各モータハウジング１２に固定される固定子である。ロータは、例えば絶縁被膜がコーティングされた電磁鋼板を積層してなる積層鉄心に永久磁石を内挿した円筒状の回転子であり、ステータの中心軸と同心の状態でその内側に遊挿されて軸状のモータ軸に固定される。ステータに通電される交流電力の周波数を変更することで、ステータの内側における磁界の回転速度が変化し、ロータ及びモータ軸の角速度が変更される。モータ軸の一端は、ギヤボックス３に接続される。左モータ２Ｌはギヤボックス３の左側に配置され、右モータ２Ｒはギヤボックス３の右側に配置される。
　ギヤボックス３は、左モータハウジング１２Ｌ及び右モータハウジング１２Ｒの間に挟装される駆動力伝達装置である。このギヤボックス３は、外装をなすギヤボックスハウジング１３とこれに内蔵される歯車機構とを有する。歯車機構は、左モータ２Ｌ及び右モータ２Ｒのトルクを増幅して左右輪に伝達する機構である。また、歯車機構には、左輪軸と右輪軸との間にトルク差を生じさせるための機構（例えば差動歯車機構や遊星歯車機構など）が含まれる。
　本実施例のギヤボックスハウジング１３は、左右のモータハウジング１２Ｌ，１２Ｒに対して下方にオフセットして配置される。具体的には、モータ２の回転軸Ｃを基準として、側面視でギヤボックス３が下方かつ前方（左右のモータ２の径方向）に偏った位置に配置されるように、左右のモータハウジング１２Ｌ，１２Ｒとギヤボックスハウジング１３との位置関係が設定される。このようなレイアウトにより、ギヤボックス３は、下方に窪んだ凹部８をモータハウジング１２Ｌ，１２Ｒと共に形成する。図２に示すように、凹部８は、左右のモータハウジング１２Ｌ，１２Ｒの間において下方にへこんだ盆地状をなす。
　インバータ４は、直流回路の電力（直流電力）とモータ２側の交流回路の電力（交流電力）とを相互に変換する変換器（DC-ACインバータ）である。このインバータ４は、直流電力を交流電力に変換して左右のモータ２の双方に給電する機能を持つ。インバータ４は、左右のモータ２及びギヤボックス３（すなわちモータユニット１）の上方の搭載空間Ｓ（図２中の二点鎖線）に配置される。この搭載空間Ｓは、車両駆動装置１０が搭載される位置において、車両駆動装置１０と周囲の機器や車体との間に形成される空間であり、モータハウジング１２Ｌ，１２Ｒ間の凹部８と、モータハウジング１２Ｌ，１２Ｒよりも上方の空間とを含んで前面視でＴ字状となっている。
　なお、本実施例では、各モータハウジング１２の上端が各モータ２の回転軸Ｃの真上（上面視で回転軸Ｃと重なる部分）に位置する。このため、搭載空間Ｓのうちモータハウジング１２よりも上方の部分（Ｔ字の横棒に相当する空間）は、回転軸Ｃの真上が最小となる。換言すれば、搭載空間Ｓは、上面視で回転軸Ｃと重なる位置よりも、この回転軸Ｃからずれた位置において、大きく確保されている。
　図１に示すように、インバータ４は、電力を平滑化するコンデンサ５と、複数のスイッチング素子を含む半導体モジュール６とを有する。コンデンサ５及び半導体モジュール６は、インバータ４の外装をなすインバータケース１４に内蔵される。なお、インバータ４の構成部品はコンデンサ５及び半導体モジュール６だけでなく、例えば、インバータ４の電流値を検出する電流センサ（図示略）も含まれる。コンデンサ５及び半導体モジュール６以外の構成部品も、コンデンサ５及び半導体モジュール６と共にインバータケース１４に内蔵される。
　インバータケース１４は、搭載空間Ｓに配置され、左右のモータハウジング１２Ｌ，１２Ｒに対して固定される。また、インバータケース１４は、コンデンサ５や半導体モジュール６を収容するトレイ部（インバータ下ケース）１６と、コンデンサ５や半導体モジュール６を上方から覆う平板状のカバー（インバータ上ケース）１５とを組み合わせて形成される。本実施例のトレイ部１６は、ギヤボックス３（ギヤボックスハウジング１３）とは別体で設けられている。ただし、トレイ部１６は、ギヤボックス３と一体で（ギヤボックスハウジング１３の一部として）設けられてもよい。
　コンデンサ５は、インバータ４の他の構成部品（半導体モジュール６や電流センサ）と比べて厚み寸法（上下方向の寸法）が大きい電子部品である。本実施例では、一つのコンデンサ５が左右のモータ２Ｌ，２Ｒの双方に用いられている。コンデンサ５は、電流制御型のインバータにおいては、半導体モジュール６で変換された交流電力の給電ラインに介装され、電圧制御型のインバータにおいては、直流電力の入力側に介装される。コンデンサ５は、言わば一種のフィルターとして機能して、モータ２に供給される電流を安定させる役割を担う。
　半導体モジュール６は、基板（電子回路用基板）上に複数のスイッチング素子やダイオードなどを含む三相ブリッジ回路を形成してなるパワーモジュールである。各スイッチング素子の接続状態を断続的に切り替えることで、直流電力が三相の交流電力に変換される。スイッチング素子には、サイリスタ，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），パワーMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）などの半導体素子が用いられる。
　本実施例の半導体モジュール６は、左右のモータ２Ｌ，２Ｒの各々に用いられる左右（一対）のモジュール６Ｌ，６Ｒ（左モジュール６Ｌ，右モジュール６Ｒ）を含む。左右のモジュール６Ｌ，６Ｒは互いに別体で設けられる。左モジュール６Ｌは左モータ２Ｌに専用の半導体モジュールである。左モジュール６Ｌで生成された交流電力は、左モータ２Ｌに給電される。一方、右モジュール６Ｒは右モータ２Ｒに専用の半導体モジュールである。右モジュール６Ｒで生成された交流電力は、右モータ２Ｒに給電される。
　本実施例におけるインバータ４の配置について説明すると、厚み寸法が最も大きなコンデンサ５が凹部８に（凹部８の内側又は凹部８の直上に）配置される。さらに、半導体モジュール６は、上面視で、凹部８の内側又は凹部８の直上であって、コンデンサ５とも各回転軸Ｃとも異なる位置に配置される。したがって、上面視では、コンデンサ５が左右のモータハウジング１２Ｌ，１２Ｒの間に位置し、半導体モジュール６がコンデンサ５及び回転軸Ｃに対して前後方向や左右方向にずれて位置し、コンデンサ５及び回転軸Ｃとは重ならない。なお、本実施例では、左モジュール６Ｌがコンデンサ５の後方に配置され、右モジュール６Ｒがコンデンサ５の前方に配置されているが、当該配置は逆でもよい。
　インバータケース１４は、インバータ４の構成部品を収容可能となるように、コンデンサ５及び半導体モジュール６等の配置に応じた形状をなす。本実施例では、コンデンサ５及び半導体モジュール６がいずれも凹部８と上下方向で重なるように、すなわち凹部８内又は凹部８の直上に配置されることから、インバータケース１４は、上面視で凹部８の形状に対応した形状、言い換えると、上面視で前後方向に長い略矩形状をなす。
　図２及び図３に示すように、コンデンサ５及び半導体モジュール６はいずれも、カバー１５の下面１７（以下、「カバー下面１７」ともいう）に取り付けられる。カバー下面１７は、カバー１５がトレイ部１６に取り付けられた状態でトレイ部１６側（下側）を向く内面である。カバー下面１７に取り付けられたコンデンサ５及び半導体モジュール６は、カバー下面１７から吊り下げられた状態でトレイ部１６に収容される。
　図１及び図３に示すように、本実施例のカバー１５は、トレイ部１６の周縁に取り付けられる平面状の平板部２３と、平板部２３から上方に向けて凸状に形成されてコンデンサ５が収容される凸部２４と、コンデンサ５及び半導体モジュール６を冷却するための冷媒が流れる冷却部２０とを有する。冷却部２０は、モータ２及びギヤボックス３から離隔して配置されており、冷媒が一方向に流通する第一冷却通路２１と、第一冷却流通路２１よりも広い空間として形成された第二冷却通路２２とを有する。冷却部２０の構成については後述する。
　平板部２３は、トレイ部１６の周縁により形成される開口を塞ぐ部分であり、カバー１５に一体化された冷却部２０が設けられる部分である。凸部２４は、カバー１５（平板部２３）の中央部（前後方向の中央）において上方に向かって膨出した形状をなす。コンデンサ５は、凸部２４から吊り下げられた状態となるように、カバー下面１７のうち凸部２４に対応する位置に固定される。すなわち、凸部２４は、少なくともコンデンサ５を包含し得る形状（ここでは略直方体形状）に膨出形成される。
　本実施例のカバー１５は、凸部２４の前後方向のそれぞれにおいて上方に向かって膨出した形状をなす二つの膨出部２５（左膨出部２５Ｌ，右膨出部２５Ｒ）を更に有する。各膨出部２５は、凸部２４と比べて上下方向の寸法（平板部２３からの膨出量）が小さい凸状をなし、平板部２３と面一となる底面を持つ。すなわち、各膨出部２５は中空であり、内部に第二冷却通路２２としての空間を有する。各膨出部２５Ｌ，２５Ｒの直下には、各モジュール６Ｌ，６Ｒが配置される。左右のモジュール６Ｌ，６Ｒは、平板部２３から吊り下げられた状態となるように、カバー下面１７のうち膨出部２５Ｌ，２５Ｒに対応する位置にそれぞれ固定される。
　図１，図３，図４及び図６に示すように、第二冷却通路２２はカバー１５と一体成形されており、平板部２３から上方に膨出形成された二つの膨出部２５Ｌ，２５Ｒ内に設けられる。第二冷却通路２２は、左右のモジュール６Ｌ，６Ｒをそれぞれ冷却する左第二冷却通路２２Ｌ及び右第二冷却通路２２Ｒを含む。左第二冷却通路２２Ｌ及び右第二冷却通路２２Ｒは、左モジュール６Ｌ及び右モジュール６Ｒが取り付けられている位置の直上にそれぞれ設けられ、内部を流通する冷媒によって半導体モジュール６を積極的に冷却する。第二冷却通路２２には、冷却効率を高めるためのフィンやヒートシンク等が設けられることが好ましい。
　図１，図３及び図４に示すように、第一冷却通路２１もカバー１５と一体成形されており、平板部２３から上方へ膨出した管状をなす。第一冷却通路２１の内部には、冷媒が流通する空間（中空部）が設けられる。本実施例の第一冷却通路２１は、後方の膨出部２５Ｌ内の左第二冷却通路２２Ｌに接続された後供給路２１ａ及び後排出路２１ｂと、前方の膨出部２５Ｒ内の右第二冷却通路２２Ｒに接続された前供給路２１ｄ及び前排出路２１ｅと、後排出路２１ｂ及び前供給路２１ｄどうしを繋ぐ接続路２１ｃとを含む。
　二つの供給路２１ａ，２１ｄ及び二つの排出路２１ｂ，２１ｅはいずれも左右方向に沿って延びている。後供給路２１ａは、後方の膨出部２５Ｌから右方へ延びており、後排出路２１ｂは、後方の膨出部２５Ｌから左方へ延びている。一方、前供給路２１ｄは、前方の膨出部２５Ｒから左方へ延びており、前排出路２１ｅは、前方の膨出部２５Ｒから右方へ延びている。接続路２１ｃは、凸部２４の左方に配置され、前後方向に沿って延びている。このように、五つの流路２１ａ～２１ｅからなる第一冷却通路２１は、二つの第二冷却通路２２Ｌ，２２Ｒを直列に繋ぐとともに、凸部２４に配置されるコンデンサ５の周囲を三方向から囲むように形成されており、第一冷却通路２１を流通する冷媒によってコンデンサ５を冷却する。
　冷却部２０は、上下方向に直交する方向から視て凸部２４と重なるように、平板部２３に形成される。言い換えれば、冷却部２０の上下方向の位置は、凸部２４の上下方向の位置と一致する（あるいは含まれる）ように設定される。本実施例では、二つの供給路２１ａ，２１ｄ及び二つの排出路２１ｂ，２１ｅの各々が前後方向から視て凸部２４と重なり、接続路２１ｃが左右方向から視て凸部２４と重なるように、冷却部２０が形成されている。また、後供給路２１ａ及び前排出路２１ｅにはそれぞれ配管２８，２９が接続される。
　第一冷却通路２１には、図４中の白抜き矢印で示すように、配管２８から冷媒が供給される。この冷媒は、後供給路２１ａを通って左第二冷却通路２２Ｌに供給され、例えばヒートシンクを介して左モジュール６Ｌを冷却した後、後排出路２１ｂへと排出される。この冷媒は、接続路２１ｃを通じて前供給路２１ｄに供給され、前供給路２１ｄから右第二冷却通路２２Ｒに供給され、同じく図示しないヒートシンクを介して右モジュール６Ｒを冷却した後、前排出路２１ｅへと排出される。前排出路２１ｅに排出された冷媒は、配管２９からインバータ４の外部に排出される。
　また、本実施例の第一冷却通路２１は、左右方向に延びる部分が、搭載空間Ｓ内において左右方向の外側に向かって上り傾斜している。具体的には、図２及び図６に示すように、膨出部２５から左方へ延びる後排出路２１ｂ及び前供給路２１ｄが、膨出部２５から離隔するほど上方に向かうように直線的に上り傾斜している。これにより、図２に示すよう、前面視でＴ字状の搭載空間Ｓ内において、第一冷却通路２１と周囲の物体（例えば、モータハウジング１２）との干渉が回避されることから、インバータ４をよりコンパクトに配置可能となる。
　これについて補足すると、インバータ４は、ギヤボックスハウジング１３により近接させ、凹部８内にできるだけ配置した方がよりコンパクトな配置を実現できる。しかし、カバー１５を、コンデンサ５等をぶら下げ可能な最小限のサイズにした場合、カバー１５に一体化された第一冷却通路２１のうち、接続路２１ｃがカバー１５の外周縁よりも外側に突出してしまう。このため、接続路２１ｃに繋がる後排出路２１ｂ及び前供給路２１ｄを上り傾斜にしなかった場合、第一冷却通路２１が周囲の物体（例えば、モータハウジング１２）と干渉する可能性が高くなってしまう。あるいは、この干渉を避けるためには、インバータ４を凹部８よりも上方に配置しなければならない。したがって、上記の通り、左右方向に延びる部分（本実施例では、後排出路２１ｂ及び前供給路２１ｄ）を上り傾斜とすれば、このような課題が解決される。
　なお、冷却部２０の構成は図４等に示すものに限られない。例えば、図５に示すように、第一冷却通路２１′が、二つの第二冷却通路２２Ｌ，２２Ｒを直列に繋ぐとともに、コンデンサ５の周囲を四方から囲むように設けられていてもよい。この第一冷却通路２１′は、図４の第一冷却通路２１を構成する後供給路２１ａ，後排出路２１ｂ，接続路２１ｃ，前供給路２１ｄ及び前排出路２１ｅに加え、前排出路２１ｅから後方へ延びてコンデンサ５の右側に配置された延出路２１ｆを更に有する。
　配管２９は、延出路２１ｆの後端に接続されており、第一冷却通路２１′を流通した冷媒は、延出路２１ｆの後端からインバータ４の外部に排出される。このように、コンデンサ５の周囲を四方に囲む構成であれば、コンデンサ５の周囲で冷却できない箇所を無くすことができる。なお、この場合、左右方向に延びて延出路２１ｆに繋がる前排出路２１ｅが、左右方向の外側に向かって（膨出部２５Ｒから離隔するほど）上方へ傾斜していることが好ましい。
［２．作用，効果］
　（１）図１～図３及び図７に示すように、上記の車両駆動装置１０では、インバータ４を構成する部品であるコンデンサ５及び半導体モジュール６がいずれも、カバー下面１７に取り付けられる「ぶら下がりレイアウト」となっている。これにより、インバータケース１４内の空間を有効活用できるうえ、カバー１５とは別体のベースプレートにコンデンサ５及び半導体モジュール６を取り付ける構造と比べて、ベースプレートを省略できる。言い換えると、ベースプレートの機能をカバー１５に兼ねることができるため、部品点数を削減できるとともに、インバータ４の上下方向の寸法を軽減でき、省スペース化を図れる。したがって、車両駆動装置１０によれば、限られた搭載空間Ｓにインバータ４をコンパクトに搭載でき、車両駆動装置１０の小型化を実現できる。
　また、カバー１５に一体化された冷却部２０を流通する冷媒により、コンデンサ５及び半導体モジュール６を含むインバータ４の構成部品を冷却することができる。特に、この冷却部２０は、熱源となるモータユニット１から離れているため、モータユニット１の熱で加温されることがなく、冷媒温度を低く保つことができ、冷却効率を改善できる。加えて、カバー１５の上面（表面）には空気の流れがあるため、冷却部２０を空冷でき、これによっても冷却効率を改善できる。また、トレイ部１６及びカバー１５で囲まれた空間（すなわちインバータケース１４内）では、高温の空気が上方に滞留するが、上方には冷却部２０があるため、ケース内の雰囲気温度も下げることができる。したがって、車両駆動装置１０によれば、高い冷却性能を確保することができる。
　（２）図１及び図３に示すように、上記のカバー１５には、平板部２３から上方に向けて凸状に形成されてコンデンサ５が収容される凸部２４が設けられる。このように、厚み寸法の大きいコンデンサ５を収容する凸部２４を平板部２３から局所的に突出させることで、カバー１５の全体の大型化を回避しつつ、コンデンサ５の収容性を確保できる。さらに、凸部２４を介してコンデンサ５を空冷することができる。
　（３）上述した冷却部２０によれば、半導体モジュール６が取り付けられている位置の直上に第二冷却通路２２が設けられているため、第二冷却通路２２を流通する冷媒によって半導体モジュール６を効率良く冷却できる。
　（４）さらに、上述した車両駆動装置１０では、第二冷却通路２２を流れる冷媒によって各モジュール６Ｌ，６Ｒを冷やしつつ、コンデンサ５の周囲を三方向又は四方から囲む第一冷却通路２１を流れる冷媒によってコンデンサ５を冷やすことができるため、インバータ４の冷却効率を高めることができる。また、直列の第一冷却通路２１をカバー１５に一体化することでインバータ４とは別体のホースを廃止でき、部品点数を減らすことができる。さらに、ホースを廃止することで、ホースの曲げや揺動を考慮しなくてよいため、レイアウトの自由度が高まり、コンパクトなレイアウトをより実現しやすくなる。
　（５）上記の車両駆動装置１０では、インバータ４が搭載空間Ｓに配置されるとともに、インバータ４の構成部品の中で厚み寸法が最も大きいコンデンサ５が凹部８に配置されるため、よりコンパクトな配置を実現できる。さらに、第一冷却通路２１の左右方向に延びる部分が傾斜して設けられていることから、凹部８の周りの物体と干渉することなくインバータ４をコンパクトに搭載することができる。
　なお、本実施例では、左右のモジュール６Ｌ，６Ｒがいずれも凹部８に配置され、コンデンサ５に対して前後方向のそれぞれに配置されている。このように、インバータ４の構成部品であるコンデンサ５及び左右のモジュール６Ｌ，６Ｒをいずれも凹部８に配置することで、車両駆動装置１０の上下方向の寸法をよりコンパクト化できる。また、左右のモジュール６Ｌ，６Ｒでコンデンサ５を挟む配置とすることにより、左右のモータ２Ｌ，２Ｒの各ユニット（モータハウジング１２や半導体モジュール６等を含む組立品、及びモータ２からの配線）を共通化できる。このため、車両駆動装置１０の組立作業の簡略化及びコスト削減に寄与する。
　また、本実施例では、図１及び図４に示すように、上記のカバー１５の平板部２３には、上下方向に直交する方向から視て凸部２４と重なるように、冷却部２０が形成される。このように、上下方向において冷却部２０を凸部２４と同等の高さ位置に配置することで、凸部２４に対して上下方向と直交する方向に隣接するデッドスペースを有効活用できる。よって、車両駆動装置１０の上下方向の寸法をよりコンパクト化しながら半導体モジュール６の冷却性能を確保できる。
［３．その他］
　上述した本実施例及び変形例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例及び変形例の各構成は、必要に応じて取捨選択でき、あるいは適宜組み合わせることができる。
　例えば、上記の第一冷却通路２１，２１′は、後排出路２１ｂと前供給路２１ｄとが接続路２１ｃにより直列に接続されているが、これに代えて、左第二冷却通路２２Ｌに接続された後供給路２１ａ及び後排出路２１ｂと、右第二冷却通路２２Ｒに接続された前供給路２１ｄ及び前排出路２１ｅとが、並列に接続されていてもよい。すなわち、冷媒が一方向に流通する第一冷却通路は一つに限られず、例えば互いに並行な二つの第一冷却通路を有する冷却部がカバーと一体化されていてもよい。
　例えば、上述の実施例ではモータ２の回転軸Ｃを基準として、側面視でギヤボックス３が下方かつ前方に偏った位置に配置された車両駆動装置１０を例示したが、ギヤボックス３が下方かつ後方にオフセットしていてもよい。少なくとも、ギヤボックスハウジング１３が左右のモータハウジング１２Ｌ，１２Ｒに対して下方にオフセットすることで、凹部８を利用したインバータケース１４の配置が容易となり、インバータ４を搭載空間Ｓにコンパクトに配置しやすくなる。したがって、上記の実施例と同様の作用，効果を獲得することができる。
　左右のモジュール６Ｌ，６Ｒは一体化されてもよい。すなわち、半導体モジュール６は、コンデンサ５と同様に左右のモータ２に対して共通の一つが設けられてもよい。この場合、第二冷却通路２２も、一つの半導体モジュール６の直上に一つだけ配置すればよい。
　上記のカバー１５の形状は一例である。カバー１５は、少なくとも冷却部が一体化されていればよく、凸部２４や膨出部２５を有しない平板状であってもよい。
１　モータユニット
２　モータ
３　ギヤボックス
４　インバータ
５　コンデンサ
６　半導体モジュール
８　凹部
１０　車両駆動装置
１２　モータハウジング
１３　ギヤボックスハウジング
１４　インバータケース
１５　カバー
１６　トレイ部
１７　カバー下面
２０　冷却部
２１　第一冷却通路
２１ａ　後供給路
２１ｂ　後排出路（左右方向に延びる部分）
２１ｃ　接続路
２１ｄ　前供給路（左右方向に延びる部分）
２１ｅ　後排出路
２１ｆ　延出路
２２　第二冷却通路
２２Ｌ　左第二冷却通路
２２Ｒ　右第二冷却通路
２３　平板部
２４　凸部
２８，２９　配管
Ｃ　回転軸
Ｓ　搭載空間
 

Claims (5)

  1. 　車両に搭載された駆動用のモータと、前記モータのトルクを前記車両の左右輪の各々に伝達する歯車機構とを有するモータユニットと、
    　前記モータユニットの上側に配置され、電力を平滑化するコンデンサと複数のスイッチング素子を含む半導体モジュールとを有するインバータと、を備え、
    　前記インバータは、前記コンデンサ及び前記半導体モジュールを収容するトレイ部と、前記トレイ部に取り付けられ前記コンデンサ及び前記半導体モジュールを上方から覆う平板状のカバーと、を有し、
    　前記カバーには、前記インバータの冷却用の冷媒が流通する冷却部が一体化されており、
    　前記コンデンサ及び前記半導体モジュールは、いずれも前記カバーの下面に取り付けられている
    ことを特徴とする、車両駆動装置。
  2. 　前記カバーは、前記トレイ部の周縁に取り付けられるとともに前記冷却部が設けられた平板部と、前記平板部から上方に向けて凸状に形成されて前記コンデンサが収容される凸部と、を有する
    ことを特徴とする、請求項１記載の車両駆動装置。
  3. 　前記冷却部は、前記冷媒が一方向に流通する第一冷却通路と、前記半導体モジュールが取り付けられている位置の直上において前記第一冷却通路よりも広い空間として形成され前記冷媒が流通する第二冷却通路と、を有する
    ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両駆動装置。
  4. 　前記モータユニットは、前記車両の左右方向に延びる回転軸を有するとともに前記左右方向に互いに離隔して配置され、前記左右輪を駆動する左右の前記モータを有し、
    　前記歯車機構は、前記左右のモータのトルクを増幅して前記左右輪の各々に伝達するものであり、
    　前記半導体モジュールは、前記左右のモータの各々に用いられる二つのモジュールを含み、
    　前記第二冷却通路は、前記二つのモジュールが取り付けられている位置の直上にそれぞれ設けられ、
    　前記第一冷却通路は、二つの前記第二冷却通路を直列に繋ぐとともに前記コンデンサの周囲を三方向又は四方から囲むように設けられる
    ことを特徴とする、請求項３記載の車両駆動装置。
  5. 　前記モータユニットは、前記左右のモータ間に挟装されるとともに、前記左右のモータの各モータハウジングと共に下方に窪んだ凹部を形成するギヤボックスを有し、
    　前記インバータは、前記左右のモータ及び前記ギヤボックスの上方において前記凹部を含み前面視でＴ字状をなす搭載空間に配置されるとともに、少なくとも前記コンデンサは前記凹部に位置し、
    　前記第一冷却通路は、前記車両の左右方向に延びる部分が、前記搭載空間内において左右方向の外側に向かって上り傾斜している
    ことを特徴とする、請求項４記載の車両駆動装置。
     
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