WO2025225083A1 - 車両用駆動装置 - Google Patents
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- WO2025225083A1 WO2025225083A1 PCT/JP2024/045203 JP2024045203W WO2025225083A1 WO 2025225083 A1 WO2025225083 A1 WO 2025225083A1 JP 2024045203 W JP2024045203 W JP 2024045203W WO 2025225083 A1 WO2025225083 A1 WO 2025225083A1
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle drive system.
- 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 controls the drive of 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, drive control device (131), and charger (136) (reference numerals in parentheses in the background art are those of the referenced documents).
- the case (10) has a first accommodation chamber formed on the lower side in the vertical direction (Z) when the vehicle drive device (1) is mounted on a vehicle in an on-board position, in which the rotating electric machine is accommodated, and a second accommodation chamber formed on the upper side that houses the drive control device (131) and charger (136).
- 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 cylindrical 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).
- 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, on the side of the rectangular tube portion (10e).
- the drive control device (131) is located on the side of the refrigerant flow path closer to the inlet (16), i.e., the upstream side of the refrigerant flow path, and the charger (136) is located on the side of the refrigerant flow path closer to the outlet (17), i.e., 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.
- reactors (140) and smoothing capacitors (141) used to improve the power factor of the power system and stabilize voltage are also arranged along the refrigerant flow path and are appropriately cooled by the refrigerant.
- the vehicle drive system disclosed in the above document is equipped with a cooling structure that can efficiently cool multiple cooling targets.
- a cooling structure that can efficiently cool multiple cooling targets.
- thermal management such as an air conditioner.
- a vehicle drive device comprises a rotating electric machine having a rotor, an output member drivingly connected to a wheel, a power transmission mechanism that transmits driving force between the rotating electric machine and the output member, an inverter module for driving and controlling the rotating electric machine, and a heat exchange circuit component that is at least one of a refrigerant circuit component that is a component of a refrigerant circuit that circulates refrigerant for an on-board air conditioner, and a coolant circuit component that is a component of a coolant circuit that circulates coolant, wherein the direction along the rotor axis that is the rotational axis of the rotor is defined as the axial direction, the direction perpendicular to the rotor axis when viewed in the up-down direction is defined as the front-rear direction, and one side of the front-rear direction is defined as a first front-rear direction side,
- the rotational axis of the output member is arranged coaxially with the rotor axis
- a space that is likely to become dead space is likely to be formed on the first front-to-rear side of the rotating electric machine, at a position that overlaps with the rotating electric machine in a front-to-rear view and with the offset gear mechanism in an axial view.
- the offset gear mechanism is easy to configure simply, and transmitting power between the rotor and the output member via the offset gear mechanism tends to improve transmission efficiency compared to a power transmission mechanism using, for example, a planetary gear mechanism.
- due to the structure it has at least two rotational axes, so the above-mentioned dead space is likely to be formed.
- the vehicle's thermal management system can be appropriately configured with the vehicle drive system at its core, and the vehicle drive system can be configured compactly.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the layout relationship between a core device in a refrigerant circuit and a coolant circuit and a vehicle drive device;
- the vehicle drive system 1 includes a rotating electric machine 2 having a rotor 21, an output member (e.g., a differential side gear 44) drivingly connected to the wheels W, a power transmission mechanism GT that transmits driving force between the rotating electric machine 2 and the output member, a power circuit assembly PE, and a case 9.
- the power circuit assembly PE includes at least an inverter module 5 and a power supply module 7.
- the inverter module 5 is a circuit module for driving and controlling the rotating electric machine 2.
- the power supply module 7 is a high-voltage circuit module electrically connected to the on-board battery (high-voltage battery BH).
- the case 9 is composed of a case main body 90, a first side cover 91, a second side cover 92, a support wall member 93, and an upper cover 94.
- An accommodation space is formed in the space surrounded by the case main body 90, the first side cover 91, the second side cover 92, and the upper cover 94.
- the case 9 is composed of a first accommodation chamber E1 that accommodates the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT, and a second accommodation chamber E2 that accommodates the inverter module 5 and the power supply module 7.
- the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT are arranged so as to overlap with the second accommodation chamber E2 when viewed in the vertical direction Z.
- the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT are cooled and lubricated by oil, which causes oil to splash into the first housing chamber E1.
- the first housing chamber E1 and the second housing chamber E2 are separated by a partition wall (no reference number).
- Bus bars connecting the stator coil 23 and the inverter 50, and electrical wiring connected to the rotation sensor, etc. must pass between the first housing chamber E1 and the second housing chamber E2. Therefore, a sealed communication section is provided between the first housing chamber E1 and the second housing chamber E2.
- the area in the first housing chamber E1 that houses the rotating electric machine 2 and the area that houses the power transmission mechanism GT may be separated by a support wall (no reference number) that supports bearings, etc., such as support wall member 93.
- a support wall no reference number
- the support wall or support wall member 93 separates the first housing chamber E1, they are partially connected to each other so that oil can flow through.
- the second housing chamber E2 is not separated, and houses the inverter module 5 and power supply module 7.
- the second housing chamber E2 may be separated as long as it is connected so that electrical wiring can pass through.
- driving connection refers to a state in which two rotating elements are connected so that they can transmit a driving force, and includes a state in which the two rotating elements are connected so that they rotate integrally, or a state in which the two rotating elements are connected so that they can 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 variable speeds, such as shafts, gear mechanisms, belts, and chains. Transmission members may also include engagement devices that selectively transmit rotation and driving force, such as friction engagement devices and meshing engagement devices.
- rotating integrally refers to rotating integrally regardless of whether they are separable or inseparable.
- multiple members that rotate integrally may be integrally formed from the same member, or may be made of separate members and integrated by welding, spline connection, etc.
- "overlapping when viewed in a specific 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 partial area where the imaginary line intersects both of the two elements.
- the direction along the rotor axis (first axis A1), which is the rotational axis of the rotor 21 of the rotating electric machine 2, is defined as the axial direction L.
- One side in the axial direction L is defined as the axial first side L1
- the other side is defined as the axial second side L2.
- the direction along the vertical direction when the vehicle is mounted on a vehicle in a standard posture (mounted state) is defined as the up-down direction Z, with the upper side in the up-down direction Z being defined as the upper side Z1 and the lower side being defined as the lower side Z2.
- the up-down direction Z is one direction in the vehicle drive device 1, and coincides with the vertical direction when the vehicle drive device 1 is mounted on a vehicle in a standard posture. Therefore, when the vehicle drive device 1 is mounted on a vehicle at an angle relative to the standard posture, the up-down direction Z may not coincide with the vertical direction. This does not prevent the angle of inclination from exceeding 90 degrees.
- the direction perpendicular to the rotor axis (first axis A1) when viewed from the up-down direction Z, i.e., the direction perpendicular to the up-down direction Z and the axial direction L, is defined as the front-rear direction Y. Furthermore, one side in the front-rear direction Y is referred to as the first front-rear side Y1, and the other side is referred to as the second front-rear side Y2.
- the rotating electric machine 2 is an inner rotor type rotating electric machine that includes a stator 22 fixed to the case 9 and a rotor 21 arranged radially inside the stator 22.
- a stator coil 23 is wound around the stator 22.
- the rotor 21 is connected to a rotor shaft 78 arranged radially inside the rotor 21, and the rotor 21 and rotor shaft 78 rotate integrally.
- An input gear 29 (first gear) is integrally formed with the rotor shaft 78.
- a parking gear 61 that constitutes a parking lock mechanism 6 for restricting rotation of the output member is also integrally formed with the rotor shaft 78.
- the input gear 29 and parking gear 61 may be integrally formed with the rotor shaft 78 from the same member, or may be formed from separate members and connected by welding or the like.
- the rotor shaft 78 is a hollow cylindrical member, and as described below, a connecting member 49 that drivingly connects the wheels W and the differential side gear 44 (second differential side gear 46) penetrates the radially inner side of the rotor shaft 78.
- the rotor shaft 78, rotor 21, connecting member 49, differential side gear 44 (first differential side gear 45, second differential side gear 46), and drive shafts (first drive shaft DS1, second drive shaft DS2) are arranged on the first axis A1.
- the differential side gear 44 corresponds to the output member of the vehicle drive device 1.
- the connecting member 49 and drive shafts (first drive shaft DS1, second drive shaft DS2) can also be considered as output members.
- the output member to which power is distributed by the differential gear mechanism 4 includes a first output member and a second output member.
- the first differential side gear 45 and first drive shaft DS1 correspond to the first output member.
- the second differential side gear 46, connecting member 49, and second drive shaft DS2 correspond to the second output member.
- the input gear 29 meshes with the first counter gear 31 (second gear).
- the first counter gear 31 rotates integrally with the second counter gear 32 (third gear), which has a smaller diameter than the first counter gear 31.
- the first counter gear 31 and the second counter gear 32 form a counter gear mechanism 3 that functions as a reducer.
- the counter gear mechanism 3 is arranged on a second axis A2 that is parallel to the first axis A1 and separate from the first axis A1. As shown in FIG.
- the second axis A2 is located on the first side Y1 in the fore-and-aft direction relative to the first axis A1. Therefore, the second axis A2 can be said to be an offset axis that is offset to the first side Y1 in the fore-and-aft direction relative to the first axis A1 (the rotor axis and the output axis described later). Additionally, the counter gear mechanism 3 disposed on the second axis A2 (offset axis) can be referred to as an offset gear mechanism. Furthermore, as shown in Figures 1 and 2 (as well as Figures 4 and 5, which will be described later), in this embodiment, the counter gear mechanism 3 is disposed on the first axial side L1 relative to the rotating electrical machine 2.
- a counter gear mechanism 3 with a fixed gear ratio is used as an example of the offset gear mechanism, but a stepped transmission may also be used.
- the offset axis does not have to be a single axis, i.e., the second axis A2, but it may be a parallel-axis type multi-stage transmission.
- the offset gear mechanism may be a DCT (Dual Clutch Transmission).
- the reducer (transmission) may also be configured using a planetary gear mechanism arranged coaxially with the rotor axis (first axis A1).
- a planetary gear mechanism has more gear meshing than the counter gear mechanism 3, which increases meshing loss and tends to reduce power transmission efficiency.
- the second counter gear 32 meshes with the differential ring gear 41 (fourth gear), which is the input gear (differential input gear) to the differential gear mechanism 4.
- the differential gear mechanism 4 of this embodiment is a bevel gear type differential gear mechanism and includes a differential pinion gear 42 and a differential side gear 44, both of which are bevel gears.
- the differential case 40 which rotates integrally with the differential ring gear 41, houses the differential pinion gear 42 and the differential side gear 44 therein.
- the differential pinion gear 42 is rotatably supported by a pinion shaft (not shown) that is supported by the differential case 40 and arranged to extend radially.
- the pinion shaft rotates integrally with the differential case 40, and the differential pinion gear 42 is configured to rotate freely about the pinion shaft and revolve freely around the rotational axis of the differential case 40 (here, the first axis A1).
- the multiple pinion shafts are arranged radially (e.g., in a cross shape) around the rotational axis of the differential case 40, and a differential pinion gear 42 is attached to each of the multiple pinion shafts.
- a pair of differential side gears 44 are arranged spaced apart on the first axial side L1 and the second axial side L2. Each of the pair of differential side gears 44 meshes with a respective one of the multiple differential pinion gears 42 and is arranged to rotate about the rotational axis (first axis A1) of the differential case 40. As shown in FIG. 2, the first differential side gear 45 on the first axial side L1 is connected to the first drive shaft DS1 on the first axial side L1 and is drivingly connected to the wheels W on the first axial side L1.
- the second differential side gear 46 on the second axial side L2 is connected to the second drive shaft DS2 on the second axial side L2 via a connecting member 49 and is drivingly connected to the wheels W on the second axial side L2. Furthermore, because the differential gear mechanism 4 is located on the first axial side L1 relative to the rotating electric machine 2, the second drive shaft DS2 on the second axial side L2 is connected to the second differential side gear 46 via a connecting member 49 that penetrates the radially inner side of the hollow cylindrical rotor shaft 78 and extends further toward the second axial side L2 than the rotating electric machine 2.
- the output shaft center which is the rotational axis of the output member, is also the first shaft A1.
- the vehicle drive device 1 of this embodiment has a two-shaft configuration in which the output shaft center, which is the rotational axis of the output member, is arranged on the first shaft A1, which is coaxial with the rotor shaft center, and the offset gear mechanism is arranged on the offset shaft center (second shaft A2). Because power is transmitted between the rotor 21 and the output member in the order of the first shaft A1, the second shaft A2, and the first shaft A1, it can also be thought of as the power transmitted from the first shaft A1 to the second shaft A2 being folded back again to the first shaft A1.
- the vehicle drive device 1 of this embodiment can also be said to have a "folded two-shaft configuration.”
- the offset gear mechanism has two or more parallel shafts, such as a DCT, it can be said to have a "folded” shaft configuration as long as the rotor shaft center and the output shaft center are coaxial.
- a "folded two-shaft configuration” is any configuration in which the rotor shaft (input shaft) and output shaft are coaxial, and the gear mechanism that transmits power between the input (input gear 29) and output (output member, differential side gear 44) is located on a separate shaft.
- a bevel gear mechanism was used as an example of the differential gear mechanism 4.
- the differential gear mechanism 4 may also be, for example, a planetary gear mechanism.
- the parking lock mechanism 6 is provided to restrict the rotation of a pair of output members.
- the parking lock mechanism 6 restricts the rotation of the pair of output members via the counter gear mechanism 3 and the differential gear mechanism 4 by restricting the rotation of the rotor shaft 78.
- the parking lock mechanism 6 includes a parking gear 61 and an engagement mechanism 62 that selectively engages with the parking gear 61 to restrict its rotation.
- An engagement recess is formed in the parking gear 61, and an engagement protrusion of the engagement mechanism 62 selectively engages with this engagement recess to restrict the rotation of the parking gear 61.
- the parking lock mechanism 6 also includes a parking actuator 63 that drives the engagement mechanism 62.
- the parking actuator 63 changes the position of the engagement protrusion of the engagement mechanism 62 between an engagement position in which it engages with the engagement recess of the parking gear 61 and a disengagement position in which it does not engage with the engagement recess of the parking gear 61.
- At least a portion of the engagement mechanism 62 is disposed between the rotating electric machine 2 and the differential gear mechanism 4 in the axial direction L, at a position that overlaps with the rotating electric machine 2 and the differential gear mechanism 4 when viewed in the axial direction.
- a form in which a portion of the engagement mechanism 62 overlaps with both the rotating electric machine 2 and the differential gear mechanism 4 when viewed in the axial direction is exemplified, but a form in which the engagement mechanism 62 is disposed in a position that overlaps with at least one of the rotating electric machine 2 and the differential gear mechanism 4 may also be used.
- dead space is likely to occur between the positions of the differential gear mechanism 4 and the rotating electric machine 2 in the axial direction L on the side where the axis of the counter gear mechanism 3 is not aligned with the axis of the rotor 21, such as the side opposite the side where the second axis A2 is aligned with the first axis A1 when viewed in the axial direction.
- the engagement mechanism 62 of the parking lock mechanism 6 is positioned in a space that is likely to become such dead space, it is easy to reduce the size of the vehicle drive device 1 without creating such dead space.
- the rotating electric machine 2 functions as a driving force source for a pair of wheels W.
- the rotating electric machine 2 is electrically connected via an inverter 50 to a high-voltage battery BH, which is a DC power source configured from a rechargeable secondary battery such as a lithium-ion battery or a storage device such as an electric double-layer capacitor.
- the high-voltage battery BH is configured, for example, by integrating multiple battery cells.
- a first DC link capacitor 51 is provided between the high-voltage battery BH and the inverter 50, and functions as a smoothing capacitor that smooths the voltage on the DC side of the inverter 50.
- the rotating electric machine 2 functions as a motor (electric motor) that receives power from the high-voltage battery BH to generate power, and as a generator (electric generator) that receives power from the wheels W to generate power.
- the rotating electric machine 2 generates driving force by running using the power stored in the high-voltage battery BH, and also generates electricity using the driving force transmitted from the pair of wheels W to charge the high-voltage battery BH.
- the rated voltage of the high-voltage battery BH is approximately 200 to 800 volts.
- the rotating electric machine 2 is a so-called traction rotating electric machine, which is a source of driving force for the wheels.
- a vehicle may also be equipped with an auxiliary rotating electric machine M, which serves as a driving force source for accessories such as an air conditioner or an electric oil pump.
- the exhaust heat of the internal combustion engine can be used to power the air conditioner.
- hybrid vehicles and electric vehicles cannot expect to generate as much exhaust heat as an internal combustion engine, so they must be equipped with a separate heater (PTC heater (Positive Temperature Coefficient Heater)) or a heat pump-type heating mechanism.
- PTC heater Physical Temperature Coefficient Heater
- Heat pump-type temperature control that can be used for both cooling and heating tends to require greater output from the auxiliary rotating electric machine M. Furthermore, unlike internal combustion engines that operate constantly, such as idling, even when the vehicle is stopped (when the wheels are not rotating), the traction rotating electric machine stops when the vehicle is stopped. Mechanical oil pumps, which use the power of the internal combustion engine to draw in and discharge oil, cannot supply oil for lubrication or cooling when the vehicle is stopped, so electric oil pumps are used, which tends to increase the output required of the auxiliary rotating electrical machine M.
- a voltage conversion circuit may be provided to step down the DC power supplied from the high-voltage battery BH.
- a configuration is shown in which a first DC-DC converter 75 is provided as such a voltage conversion circuit.
- a second DC link capacitor 52 is also provided on the high-voltage battery BH side of the first DC-DC converter 75 to smooth the DC voltage.
- the high-voltage battery BH is configured to be charged not only by the power generated by the rotating electric machine 2, but also by power supplied from an external AC power source, such as an AC commercial power source with a rated voltage of approximately 100 to 240 volts.
- an external AC power source such as an AC commercial power source with a rated voltage of approximately 100 to 240 volts.
- the high-voltage battery BH is configured to be connectable to an external power source (external AC power source) via an on-board charging device 70 equipped with a charging circuit.
- an external AC power source external AC power source
- the on-board charging device 70 is configured to function as a power supply circuit for supplying power from the high-voltage battery BH to the outside, in addition to the function of a charging circuit.
- the on-board charging device 70 may be configured to function only as a charging circuit.
- the above-mentioned emergency power supply is often installed at a location where an external AC power supply is connected, i.e., so that AC power can be output toward the outside of the vehicle.
- some vehicles are equipped with AC power sockets for supplying power to low-power household appliances and the like inside the vehicle.
- a power supply circuit for supplying AC power to such AC power sockets may also be installed.
- the on-board charging device 70 of this embodiment is equipped with a dual active bridge (DAB) circuit equipped with a transformer T, and converts AC power (AC IN) supplied from an external AC power source into first and second DC power.
- DAB dual active bridge
- the transformer T is equipped with a primary coil and two secondary coils.
- a full bridge circuit using switching elements is connected to the primary coil to form primary circuit 71.
- a full bridge circuit is connected to the first secondary coil to form first secondary circuit 72
- a full bridge circuit is connected to the second secondary coil to form second secondary circuit 73.
- the first secondary side circuit 72 generates first DC power for charging the high-voltage battery BH.
- the output section of the first secondary side circuit 72 is provided with a third DC link capacitor 53 that smoothes the voltage of the first DC power.
- the second secondary side circuit 73 generates second DC power that has a lower voltage than the first DC power.
- the output section of the second secondary side circuit 73 is provided with a fourth DC link capacitor 54 that smoothes the voltage of the second DC power.
- the vehicle is equipped with a high-voltage battery BH and a low-voltage battery BL having a lower rated voltage than the high-voltage battery BH.
- the rated power supply voltage of the low-voltage battery BL is, for example, approximately 12 to 24 volts.
- the low-voltage battery BL is charged with power generated by an alternator using power from the internal combustion engine.
- the low-voltage battery BL can be charged with power supplied from the high-voltage battery BH or an external AC power source.
- the low-voltage battery BL can be charged from the high-voltage battery BH via the first secondary side circuit 72, transformer T, and second secondary side circuit 73, and from the external AC power source via the primary side circuit 71, transformer T, and second secondary side circuit 73.
- a second DC-DC converter 76 is provided as a voltage conversion circuit that further reduces the voltage of the second DC power.
- the low-voltage battery BL may be, for example, a lead-acid battery, as in conventional vehicles that use an internal combustion engine as a driving power source for the wheels.
- the on-board charging device 70 is configured using a transformer T, ensuring insulation between the external AC power supply, the high-voltage battery BH, and the low-voltage battery BL.
- the external AC power supply and the on-board charging device 70 are also connected via an EMI filter 79, which reduces EMI (Electro Magnetic Interference) noise. Even when the on-board charging device 70 functions as a power supply circuit, AC power (AC OUT) is output from the on-board charging device 70 via the EMI filter 79.
- the power supply module 7 is formed to include the EMI filter 79, the on-board charging device 70 (charging circuit, power supply circuit), and voltage conversion circuits (first DC-DC converter 75, second DC-DC converter 76).
- the power supply module 7 is not limited to this form, and may be configured to include at least one of a charging circuit, power supply circuit, and voltage conversion circuit.
- While charging a high-voltage battery BH using an external AC power source is possible in ordinary households, the charging time required is relatively long, depending on the power (rated voltage, rated current) of the available commercial power source.
- DC IN DC power supplied from a dedicated DC power source (external DC power source) with a rated voltage of, for example, 200 to 400 volts or more. This is sometimes referred to as rapid charging, as it allows the high-voltage battery BH to be charged in a shorter time than charging using an external AC power source.
- the high-voltage battery BH is composed of multiple battery cells.
- the high-voltage battery BH is connected to multiple circuits, including the inverter 50 and the on-board charging device 70. Therefore, the wiring within the battery unit, which integrates multiple battery cells, is collected in a relay component called a junction box 77 (JCT) and connected to the multiple circuits.
- JCT junction box 77
- the junction box 77 is equipped with a terminal board for connecting to the inverter 50, on-board charging device 70, first DC-DC converter 75, etc., as well as high-voltage circuit components such as fuses and switches (relays), a power monitoring sensor, a communication coupler, and a controller for controlling the switches.
- the junction box 77 is also housed within the case 9 (second housing chamber E2) of the vehicle drive system 1.
- the rotating electric machine 2 is drive-controlled by a rotating electric machine control unit based on the target torque of the rotating electric machine 2, which is set in accordance with commands from a higher-level control unit, a vehicle control unit (not shown).
- the rotating electric machine control unit controls the switching of an inverter 50, which is composed of multiple switching elements, causing the inverter 50 to convert power between direct current and multiple-phase (three-phase in this embodiment) alternating current.
- the rotating electric machine control unit is configured as an integrated control unit 57 (ECU) mounted on an integrated control board, together with a charging control unit that controls the on-board charging device 70, a first voltage conversion control unit that controls the first DC-DC converter 75, a second voltage conversion control unit that controls the second DC-DC converter 76, and the like.
- the integrated control unit 57 may also control only a portion of the junction box 77.
- the integrated control device 57 is configured with a processor such as a microcomputer at its core, and has an operating voltage of 3.3 to 5 volts.
- the voltage applied to the inverter 50 which is connected to the high-voltage battery BH, is several hundred volts, and the voltage of the switching control signals of the switching elements, such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and power MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), that make up the inverter 50, is approximately 15 to 24 volts. For this reason, a drive circuit is provided between the integrated control device 57 and the inverter 50.
- IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistors
- MOSFETs Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors
- the inverter module 5 includes such a drive circuit.
- the inverter module 5 may also be configured with control circuits other than the drive circuit and at least a portion of the first DC link capacitor 51.
- the power circuit assembly PE includes an inverter module 5 and a power supply module 7.
- the power supply module 7 is equipped with an EMI filter 79.
- the EMI filter 79 is positioned so as to protrude downward Z2 from the inverter module 5 on the first axial side L1. That is, the power supply module 7 is equipped with a protruding component (EMI filter 79) positioned so as to protrude downward Z2 from the inverter module 5 on the first axial side L1 from the inverter module 5.
- a relay component (junction box 77) that relays the electrical connection between the external DC power supply and the high-voltage battery BH is positioned between the inverter module 5 and the rotating electric machine 2 in the vertical direction Z, at a position that overlaps with the inverter module 5 and the rotating electric machine 2 in a vertical view.
- the position of the junction box 77 in the vertical direction Z is between the position of the inverter module 5 in the vertical direction Z and the position of the rotating electric machine 2 in the vertical direction Z.
- dead space is likely to occur in the area adjacent to the EMI filter 79 in the axial direction L.
- dead space is likely to occur on the lower side Z2 of the inverter module 5, closer to the second axial side L2 than the EMI filter 79.
- the junction box 77 is located in a space that is likely to become such a dead space, making it easier to reduce the size of the vehicle drive device 1 without creating dead space.
- the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT are often lubricated (including cooled) with oil, and the vehicle drive device 1 of this embodiment is also lubricated with oil.
- oil collected in an oil reservoir formed on the lower side Z2 of the case 9 is scooped up by the oil pump 16 (see Figures 1 and 6) and the gears of the power transmission mechanism GT, and supplied to lubrication points such as bearings and cooling points such as the stator coil 23 of the rotating electric machine 2.
- the oil flow path shown in Figure 6 exemplifies a form in which oil discharged from the oil pump 16 is supplied to the rotating electric machine 2 (such as the bearings of the stator coil 23 and rotor shaft 78) and the power transmission mechanism GT (such as the bearings of each gear).
- the rotating electric machine 2 such as the bearings of the stator coil 23 and rotor shaft 78
- the power transmission mechanism GT such as the bearings of each gear.
- an oil cooler 15 for cooling the oil is also connected to the oil flow path.
- the oil cooler 15 cools the oil by exchanging heat with cooling water.
- the oil cooler 15 is shown exchanging heat with the cooling water, but this does not preclude a configuration in which the oil cooler 15 exchanges heat with the refrigerant.
- the inverter module 5 is equipped with a cooling plate 14 that cools the switching elements that make up the inverter 50.
- the cooling plate 14 is connected to a coolant circuit 10 that circulates coolant through a path that passes through a radiator 11.
- the coolant circuit 10 is connected to the radiator 11, reservoir tank 12 (R/T), water pump 13, cooling plate 14, oil cooler 15, and chiller 85.
- the chiller 85 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and coolant of the vehicle air conditioner.
- the chiller 85 can, for example, remove heat from a refrigerant that is hotter than the coolant during cooling, and provide heat to a refrigerant that is colder than the coolant during heating.
- the coolant cooled (heat dissipated) by heat exchange with outside air in the radiator 11, is sent to the coolant circuit 10 by the water pump 13, where it exchanges heat with the inverter module 5 and power supply module 7 in the cooling plate 14, exchanges heat with oil in the oil cooler 15, and exchanges heat with refrigerant in the chiller 85, before returning to the radiator 11 to be dissipated.
- the coolant temperature is lower than the specified temperature, the coolant is circulated bypassing the radiator 11, making it easier to raise the coolant temperature without dissipating heat through the radiator 11. For example, this makes it easier to raise the coolant temperature when warming up is required in cold weather.
- the refrigerant temperature also rises through heat exchange with the chiller 85, allowing the heating function to be quickly activated.
- the chiller 85 is connected to the refrigerant circuit 80 through which the air conditioner's refrigerant flows.
- the refrigerant circuit 80 is connected to an air-cooled condenser 81, a first electromagnetic expansion valve 82, an evaporator 83, a two-way valve 84, the chiller 85, an accumulator 86, a compressor 87, a cabin condenser 88, and a second electromagnetic expansion valve.
- the evaporator 83 is the core functional component of the air conditioning system. It absorbs heat from the surrounding area by vaporizing the refrigerant and releases cool air into the vehicle cabin.
- the two-way valve 84 is closed, and the refrigerant is supplied to the evaporator 83 through the first electromagnetic expansion valve 82.
- the refrigerant that passes through the evaporator 83 is supplied to the accumulator 86.
- the first electromagnetic expansion valve 82 is closed, and the refrigerant is supplied to the accumulator 86 through the two-way valve 84 (non-expansion valve).
- the accumulator 86 separates the liquid from the refrigerant, which is a mixture of gas and liquid, and supplies only the gas (refrigerant gas) to the compressor 87.
- the separated liquid either flows through a path not shown and joins the flow path through which the liquid refrigerant flows, or is atomized and flows in small amounts from the accumulator 86 to the input piping to the compressor 87 so as not to place a load on the compressor 87.
- the compressor 87 compresses a relatively low-temperature, low-pressure refrigerant gas to a high temperature and high pressure.
- the cabin condenser 88 is the heat source for heating using a heat pump system and releases the heat of condensation generated by the compressor 87 into the vehicle interior.
- the air flow through the cabin condenser 88 is blocked, and no heat exchange occurs in the cabin condenser 88.
- the refrigerant leaving the cabin condenser 88 passes through a second electromagnetic expansion valve 89 and is supplied to the air-cooled condenser 81, where it exchanges heat with the outside air.
- the evaporator 83, accumulator 86, compressor 87, and cabin condenser 88 which are the core functional components of an air conditioner, are configured as a cabin unit 8 that adjusts the temperature and air volume during heating and cooling, and selects the air outlet.
- the cabin unit 8 is installed in the vehicle as a single on-board device known as an HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) system.
- HVAC Heating, Ventilation, and Air Conditioning
- the battery cooler 18 also cools the high-pressure battery BH by exchanging heat with the refrigerant.
- the battery cooler 18 is supplied with low-temperature refrigerant that has passed through an expansion valve (BC electromagnetic expansion valve 19). Naturally, this does not prevent the battery cooler 18 from exchanging heat to warm up the high-pressure battery BH in low-temperature environments. Note that, although this embodiment illustrates a configuration in which the battery cooler 18 exchanges heat with the refrigerant, this does not prevent the battery cooler 18 from exchanging heat with the cooling water.
- the vehicle drive system 1 of this embodiment is configured to include the coolant circuit 10 and part of the refrigerant circuit 80 described above.
- the vehicle drive system 1 of this embodiment is characterized by its compact size and by the appropriate configuration of the vehicle's thermal management system, with the vehicle drive system 1 at its core.
- FIG. 7 shows a schematic diagram of the positions of the vehicle drive device 1, radiator 11, air-cooled condenser 81, cabin unit 8, and battery cooler 18 in the vehicle, as viewed in the axial direction.
- the piping components connecting the respective devices in the coolant circuit 10 and refrigerant circuit 80 are omitted.
- a vehicle drive device 1 is shown that drives the front wheels.
- the radiator 11 and air-cooled condenser 81 which exchange heat with the outside air, are arranged parallel to the first longitudinal side Y1 relative to the vehicle drive device 1. That is, they are arranged closest to the first longitudinal side Y1 (e.g., the front side of the vehicle) so that the airflow from the vehicle promotes heat exchange between the outside air and the coolant and between the outside air and the refrigerant.
- the cabin unit 8 is arranged on the second longitudinal side Y2 relative to the vehicle drive device 1. That is, the cabin unit 8 is arranged on the second longitudinal side Y2, which is the side closest to the passenger compartment, so that the cold air generated by the evaporator 83 and the warm air generated by the cabin condenser 88 can be easily guided into the passenger compartment.
- the vehicle drive unit 1 is disposed in the longitudinal direction Y between the heat exchanger (radiator 11 and air-cooled condenser 81) that exchanges heat with the outside air and the heat exchanger for the air conditioner (cabin unit 8 (evaporator 83, cabin condenser 88)).
- the heat exchanger that exchanges heat with the outside air and the heat exchanger for the air conditioner are connected to the refrigerant circuit 80. Therefore, by disposing at least some of the refrigerant circuit components in the vehicle drive unit 1, which is located midway in the longitudinal direction Y, it is easier to improve the mounting efficiency when mounting each component (vehicle drive unit 1, refrigerant circuit components, etc.) on the vehicle.
- this embodiment is configured to enable heat exchange between the coolant and the refrigerant, for example, using a chiller 85. Therefore, by arranging at least some of the coolant circuit components in the vehicle drive device 1, which is located midway in the fore-and-aft direction Y, heat exchange between the coolant and the refrigerant can be easily performed. Furthermore, by arranging the coolant circuit components such as the water pump 13 in the vehicle drive device 1, it is easy to improve the mounting efficiency when installing each component on the vehicle.
- the high-voltage battery BH has a large capacity and tends to be large in size. For this reason, the high-voltage battery BH is often located under the passenger compartment.
- the battery cooler 18, which exchanges heat with the high-voltage battery BH, is preferably located near the high-voltage battery BH. Therefore, the battery cooler 18 is located on the second side Y2 (rearward) of the cabin unit 8 in the fore-and-aft direction, and below the cabin unit 8 on the Z2 side.
- the vehicle drive system 1 includes the rotating electric machine 2 having the rotor 21, an output member (differential side gear 44) drivingly connected to the wheels W, a power transmission mechanism GT that transmits driving force between the rotating electric machine 2 and the output member, and an inverter module 5 for driving and controlling the rotating electric machine 2.
- the vehicle drive system 1 also includes heat exchange circuit components that are at least one of refrigerant circuit components that are components of the refrigerant circuit 80 that circulates refrigerant for the air conditioner and coolant circuit components that are components of the coolant circuit 10 that circulates coolant.
- the refrigerant circuit components that correspond to the heat exchange circuit components are at least one of the following components that make up the refrigerant circuit 80 shown in FIG.
- the coolant circuit components equivalent to the heat exchange circuit components are at least one of the following components that make up the coolant circuit 10: (1) piping members (not numbered) through which the coolant flows, (2) valve members (not shown), (3) pumps such as the water pump 13, and (4) heat exchangers such as the cooling plate 14, oil cooler 15, and chiller 85. Note that if the oil cooler 15 is configured to exchange heat with the refrigerant, the oil cooler 15 is included in the refrigerant circuit components.
- the inverter module 5 is disposed above the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT on the Z1 side, overlapping at least one of the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT in a vertical view.
- the water pump 13 coolant circuit component, heat exchange circuit component
- oil cooler 15 second heat exchanger, coolant circuit component, heat exchange circuit component
- target piping 8P refrigerant connection member, refrigerant circuit component, heat exchange circuit component
- the target piping 8P described below, is omitted from FIG. 1 and elsewhere, it is connected, for example, to a piping connection opening (unnumbered) formed on the first front-rear side Y1 of the case body 90.
- dead space is likely to occur on the first longitudinal side Y1 of the rotating electric machine 2, at a position that overlaps with the rotating electric machine 2 in a longitudinal view and with the counter gear mechanism 3 in an axial view.
- a water pump 13 and an oil cooler 15, which are examples of heat exchange circuit components are disposed in this dead space.
- piping components for coolant and refrigerant can also be disposed in this space.
- a thermal management system in the vehicle can be appropriately configured with the vehicle drive system 1 at its core, and the vehicle drive system 1 can be configured to be compact.
- the case 9 has a first housing chamber E1 that houses the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT, and a second housing chamber E2 that houses the inverter module 5 and the power supply module 7.
- the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT are arranged so as to overlap with the second housing chamber E2 when viewed in the vertical direction.
- the heat exchange circuit components water pump 13, oil cooler 15, target piping 8P
- the second housing chamber E2 includes the case member that forms the second housing chamber E2.
- overlapping with the second housing chamber E2 when viewed in the vertical direction means that at least a portion of the components overlap with the inner side of the outer edge of the second housing chamber E2, including the case. Therefore, the rotating electric machine 2, the power transmission mechanism GT, and the heat exchange circuit components may partially extend beyond the outer edge of the second housing chamber E2. In this embodiment, the rotating electric machine 2 and the power transmission mechanism GT are entirely disposed inside the outer edge of the second housing chamber E2, with some of the heat exchange circuit components protruding from the outer edge of the second housing chamber E2.
- the projected area of the vehicle drive device 1 in a vertical view tends to fit within the range of the projected area of the second housing chamber E2. This means that the dimensions of the vehicle drive device 1 in the axial direction L and the fore-aft direction Y can be easily reduced.
- the heat exchange circuit components located on the first side Y1 in the longitudinal direction relative to the rotating electric machine 2, overlapping with the rotating electric machine 2 in the longitudinal direction and overlapping with the counter gear mechanism 3 in the axial direction, are the water pump 13, the oil cooler 15, and the target piping 8P. That is, the illustrated embodiment includes at least the heat exchange circuit components including a refrigerant connection member (target piping 8P) connected to a first heat exchanger (air-cooled condenser 81) that exchanges heat between the refrigerant and the air, and a second heat exchanger (oil cooler 15) that exchanges heat between the oil circulating within the case 9 and the coolant.
- the two-way valve 84, the first electromagnetic expansion valve 82, and the chiller 85 be attached to the vehicle drive system 1.
- the vehicle drive device (1) comprises a rotating electric machine (2) having a rotor (21), an output member (44) drivingly connected to a wheel (W), a power transmission mechanism (GT) that transmits driving force between the rotating electric machine (2) and the output member (44), an inverter module (5) for driving and controlling the rotating electric machine (2), and refrigerant circuit components (8P, etc.) that are components of a refrigerant circuit (80) that circulates refrigerant for an on-board air conditioner.
- a rotating electric machine (2) having a rotor (21), an output member (44) drivingly connected to a wheel (W), a power transmission mechanism (GT) that transmits driving force between the rotating electric machine (2) and the output member (44), an inverter module (5) for driving and controlling the rotating electric machine (2), and refrigerant circuit components (8P, etc.) that are components of a refrigerant circuit (80) that circulates refrigerant for an on-board air conditioner.
- GT power transmission mechanism
- a heat exchange circuit component (8P, 13, 15, etc.) which is at least one of cooling water circuit components (13, 15, etc.) which are components of a cooling water circuit (10) that circulates cooling water, wherein a direction along a rotor axis (A1) which is the rotation axis of the rotor (21) is defined as an axial direction (L), a direction perpendicular to the rotor axis (A1) when viewed in a vertical direction (Z) is defined as a front-rear direction (Y), and one side of the front-rear direction (Y) is defined as a first front-rear direction side (Y1).
- the rotation axis of the output member (44) is arranged coaxially with the rotor axis (A1)
- the power transmission mechanism (GT) includes an offset gear mechanism (3) arranged on an offset axis (A2) located on the first side (Y1) in the front-to-rear direction relative to the rotor axis (A1)
- the inverter module (5) is arranged above (Z1) the rotating electric machine (2) and the power transmission mechanism (GT) in a position overlapping with at least one of the rotating electric machine (2) and the power transmission mechanism (GT) in the up-down direction (Z)
- the heat exchange circuit components (8P, 13, 15, etc.) are arranged on the first side (Y1) in the front-to-rear direction relative to the rotating electric machine (2) in a position overlapping with the rotating electric machine (2) in the front-to-rear direction (Y) and overlapping with the offset gear mechanism (3) in the axial direction (L) in the axial direction (L).
- a space that is likely to become dead space is easily formed on the first fore-and-aft side (Y1) of the rotating electric machine (2), at a position that overlaps with the rotating electric machine (2) as viewed in the fore-and-aft direction (Y) and with the offset gear mechanism (3) as viewed in the axial direction (L).
- the offset gear mechanism (3) is easy to configure simply, and transmitting power between the rotor (21) and the output member (44) via the offset gear mechanism (3) easily improves transmission efficiency compared to a power transmission mechanism (GT) that uses, for example, a planetary gear mechanism.
- the vehicle drive device (1) includes an output member (44) having a first output member (45) and a second output member (46) each of which is drivingly connected to a different wheel (W), and the power transmission mechanism (GT) includes an offset gear mechanism (3) having a first gear (29) that rotates integrally with the rotor (21), a second gear (31) that meshes with the first gear (29), and a third gear (32) that rotates integrally with the second gear (31), a differential gear mechanism (4) that has a fourth gear (41) that meshes with the third gear (32) and distributes the rotation of the fourth gear (41) to the first output member (45) and the second output member (46), and a parking lock mechanism (6), and the differential The gear mechanism (4) is arranged coaxially with the rotor axis (A1), the first gear (29) and the second gear (31) are arranged between the rotating electric machine (2) and the differential gear mechanism (4) in the axial direction (L), and the parking lock mechanism (6) includes a parking gear (61) that rotates integral
- At least a first gear (29) is coaxially disposed between the differential gear mechanism (4), which is disposed on the rotor axis (A1), and the rotating electric machine (2). Therefore, the second gear (31), which is disposed on an offset axis (A2) separate from the rotor axis (A1) and meshes with the first gear (29), is also disposed between the differential gear mechanism (4) and the rotating electric machine (2) in the axial direction (L).
- the vehicle drive device (1) further includes a power supply module (7) electrically connected to an on-board battery (BH) electrically connected to the rotating electric machine (2) via the inverter module (5), and a case (9).
- the power supply module (7) includes a voltage conversion circuit (75, 76) for converting the voltage of the on-board battery (BH), a charging circuit (70) for charging the on-board battery (BH) from an external power source, and a power supply circuit (71) for supplying power from the on-board battery (BH) to the outside.
- the case (9) has a first housing chamber (E1) that houses the rotating electric machine (2) and the power transmission mechanism (GT), and a second housing chamber (E2) that houses the inverter module (5) and the power supply module (7), and that the rotating electric machine (2), the power transmission mechanism (GT), and the heat exchange circuit components (8P, 13, 15) are arranged so as to overlap with the second housing chamber (E2) when viewed in the vertical direction (Z).
- the vehicle drive device (1) preferably has one side in the axial direction (L) as a first axial side (L1), the power transmission mechanism (GT) disposed on the first axial side (L1) relative to the rotating electric machine (2), the power supply module (7) provided with a protruding part (79) disposed so as to protrude further downward (Z2) than the inverter module (5) on the first axial side (L1), and a relay part (77) for relaying the electrical connection between the on-board battery (BH) and at least an external DC power source disposed between the inverter module (5) and the rotating electric machine (2) in the vertical direction (Z) and at a position overlapping the inverter module (5) and the rotating electric machine (2) as viewed in the vertical direction (Z).
- GT power transmission mechanism
- the power supply module (7) is provided with a protruding part (79), which tends to create dead space below the inverter module (5) (Z2) and on the second axial side (L2) of the protruding part (79). This configuration effectively utilizes this dead space to position the relay part (77), making it easier to reduce the size of the vehicle drive device (1).
- the heat exchange circuit components (8P, 13, 15, etc.) preferably include a refrigerant connection member (8P) connected to a first heat exchanger (81) that exchanges heat between the refrigerant and air, and a second heat exchanger (15) that is at least one of the coolant circuit components and exchanges heat between the oil circulating within the case (9) and the coolant.
- dead space is likely to be formed on the first fore-aft side (Y1) of the rotating electric machine (2), at a position that overlaps with the rotating electric machine (2) as viewed in the fore-aft direction (Y) and with the offset gear mechanism (3) as viewed in the axial direction (L).
- This configuration makes it possible to effectively utilize this dead space to position the second heat exchanger (15) and the refrigerant connection member (8P). Therefore, it is possible to appropriately configure a thermal management system for a vehicle with the vehicle drive device (1) at its core, while increasing the efficiency with which on-board devices, including the vehicle drive device (1), can be mounted on the vehicle.
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Abstract
車両用駆動装置(1)は、ロータ軸心(A1)上に同軸配置された回転電機(2)及び出力部材と、ロータ軸心(A1)に対して前後方向第1側(Y1)に位置するオフセット軸心(A2)上に配置されたオフセットギヤ機構(3)を備えた動力伝達機構(GT)と、インバータモジュール(5)とを備える。インバータモジュール(5)が、回転電機(2)及び動力伝達機構(GT)よりも上側(Z1)であって、上下方向(Z)視で回転電機(2)及び動力伝達機構(GT)の少なくとも一方と重複する位置に配置され、熱交換回路部品(13、15)が、回転電機(2)に対して前後方向第1側(Y1)であって、前後方向(Y)視で回転電機(2)と重複すると共に、軸方向(L)視でオフセットギヤ機構(3)と重複する位置に配置されている。
Description
本発明は、車両用駆動装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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の部品である冷媒回路部品、及び、冷却水を循環させる冷却水回路の部品である冷却水回路部品の少なくとも一方である熱交換回路部品と、を備え、前記ロータの回転軸心であるロータ軸心に沿う方向を軸方向とし、上下方向視で前記ロータ軸心に直交する方向を前後方向とし、前記前後方向の一方側を前後方向第1側として、前記出力部材の回転軸心は、前記ロータ軸心と同軸上に配置され、前記動力伝達機構は、前記ロータ軸心に対して前記前後方向第1側に位置するオフセット軸心上に配置されたオフセットギヤ機構を備え、前記インバータモジュールは、前記回転電機及び前記動力伝達機構よりも上側であって、前記上下方向視で前記回転電機及び前記動力伝達機構の少なくとも一方と重複する位置に配置され、前記熱交換回路部品は、前記回転電機に対して前記前後方向第1側であって、前記前後方向に沿う前後方向視で前記回転電機と重複すると共に、前記軸方向に沿う軸方向視で前記オフセットギヤ機構と重複する位置に配置されている。
インバータモジュール、回転電機、動力伝達機構が上記のように配置された車両用駆動装置では、回転電機に対して前後方向第1側であって、前後方向視で回転電機と重複すると共に軸方向視でオフセットギヤ機構と重複する位置にデッドスペースになり易いスペースが形成され易い。オフセットギヤ機構は簡潔に構成し易く、オフセットギヤ機構を介してロータと出力部材との間で動力を伝達すると、例えば遊星歯車機構等を用いた動力伝達機構と比べて伝達効率を高め易い。但し、構造上、少なくとも2つの回転軸心を有するため、上記のようなデッドスペースが形成され易い。本構成によれば、当該デッドスペースとなるスペースを有効に利用して、熱交換回路部品が配置されている。従って、車両における熱マネジメントシステムも含めて、車載部品の搭載に際して、空間利用効率を高め易い。即ち、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。
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。
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。図1、図2、図4及び図5に示すように、車両用駆動装置1は、ロータ21を備えた回転電機2と、車輪Wに駆動連結される出力部材(例えばデフサイドギヤ44)と、回転電機2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、パワー回路アセンブリPEと、ケース9とを備えている。パワー回路アセンブリPEは、図3に示すように、少なくともインバータモジュール5と電源モジュール7とを備えている。インバータモジュール5は、回転電機2を駆動制御するための回路モジュールである。電源モジュール7は、車載バッテリ(高圧バッテリBH)に電気的に接続される高電圧系の回路モジュールである。
ケース9は、ケース本体90と、第1サイドカバー91と、第2サイドカバー92と、支持壁部材93と、アッパーカバー94とを備えて構成されている。ケース本体90と、第1サイドカバー91と、第2サイドカバー92と、アッパーカバー94とにより囲まれた空間に収容空間が形成される。ケース9は、回転電機2及び動力伝達機構GTを収容する第1収容室E1と、インバータモジュール5及び電源モジュール7を収容する第2収容室E2とを備えている。回転電機2及び動力伝達機構GTは、図1及び図4に示すように、上下方向Zに沿う方向に視て第2収容室E2と重複するように配置されている。
後述するように、回転電機2及び動力伝達機構GTは油によって冷却及び潤滑されるため、第1収容室E1には油が飛散する。このため、図4に示すように、第1収容室E1と第2収容室E2とは区画壁(符号なし)で区画されている。第1収容室E1と第2収容室E2との間には、ステータコイル23とインバータ50とを接続するバスバーや回転センサなどに接続される電気配線等を通る必要がある。従って、第1収容室E1と第2収容室E2との間には、封止された状態で連通している箇所が設けられている。
尚、第1収容室E1において回転電機2が収容される領域と動力伝達機構GTが収容される領域とは支持壁部材93のような軸受等を支持する支持壁(符号なし)で区画されていてもよい。当該支持壁や支持壁部材93は、第1収容室E1を区画していても、油が流通可能なように、一部で連通している。当然ながら、第1収容室E1内を区画する壁はなくても良い。本実施形態では、第2収容室E2は、区画されることなく、インバータモジュール5と電源モジュール7とが収容されている。しかし、電気配線が通るように連通してれば、第2収容室E2内が区画されていてもよい。
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。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。
本実施形態では、回転電機2のロータ21の回転軸心であるロータ軸心(第1軸A1)に沿う方向を軸方向Lとする。また、軸方向Lにおける一方側を軸方向第1側L1とし、他方側を軸方向第2側L2とする。また、本実施形態では、標準的な姿勢で車両に搭載された状態(車載状態)で鉛直方向に沿う方向を上下方向Zとし、上下方向Zにおける上方を上側Z1、下方を下側Z2とする。換言すれば、上下方向Zは、車両用駆動装置1における1つの方向であり、車両用駆動装置1が標準的な姿勢で車両に搭載された場合には鉛直方向と一致する。従って、車両用駆動装置1が標準的な姿勢に対して傾斜して車両に搭載された場合には、上下方向Zは鉛直方向とは一致しない場合がある。この傾斜角度は、90度を超えていることを妨げるものではない。また、上下方向Z視でロータ軸心(第1軸A1)に直交する方向、即ち、上下方向Z及び軸方向Lに直交する方向を前後方向Yとする。また、前後方向Yの一方側を前後方向第1側Y1、他方側を前後方向第2側Y2とする。
図2等に示すように、回転電機2は、ケース9に固定されたステータ22と、ステータ22の径方向内側に配置されたロータ21を備えたインナーロータ型の回転電機である。ステータ22にはステータコイル23が巻き回されている。ロータ21は、ロータ21の径方向内側に配置されたロータ軸78と連結されており、ロータ21とロータ軸78とは一体的に回転する。ロータ軸78には、入力ギヤ29(第1ギヤ)が一体的に形成されている。また、本実施形態では、出力部材の回転を規制するためのパーキングロック機構6を構成するパーキングギヤ61も、ロータ軸78に一体的に形成されている。入力ギヤ29及びパーキングギヤ61は、ロータ軸78と同一部材により一体的に形成されていてもよいし、別部材で形成されて溶接等によって連結されていてもよい。
本実施形態では、ロータ軸78は中空筒状部材であり、後述するように、ロータ軸78の径方向内側には車輪Wとデフサイドギヤ44(第2デフサイドギヤ46)とを駆動連結する連結部材49が貫通している。ロータ軸78、ロータ21、連結部材49、デフサイドギヤ44(第1デフサイドギヤ45、第2デフサイドギヤ46)、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)は、第1軸A1上に配置されている。デフサイドギヤ44は、車両用駆動装置1における出力部材に相当する。尚、連結部材49、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)を出力部材と考えることもできる。尚、差動歯車機構4によって動力が分配される出力部材は、第1出力部材と第2出力部材とを備えている。第1デフサイドギヤ45及び第1ドライブシャフトDS1は、第1出力部材に相当する。第2デフサイドギヤ46、連結部材49、第2ドライブシャフトDS2は、第2出力部材に相当する。
入力ギヤ29は、第1カウンタギヤ31(第2ギヤ)と噛み合っている。第1カウンタギヤ31は、第1カウンタギヤ31よりも小径の第2カウンタギヤ32(第3ギヤ)と一体的に回転する。これにより、ロータ軸78から入力ギヤ29を介して第1カウンタギヤ31に伝達された回転が減速されて第2カウンタギヤ32から出力される。第1カウンタギヤ31と第2カウンタギヤ32は、減速機として機能するカウンタギヤ機構3を構成している。カウンタギヤ機構3は、第1軸A1と平行で、第1軸A1とは別軸である第2軸A2上に配置されている。図1に示すように、第2軸A2は、第1軸A1に対して前後方向第1側Y1に位置している。従って、第2軸A2は、第1軸A1(ロータ軸心、及び後述する出力軸心)に対して前後方向第1側Y1にオフセットしたオフセット軸心ということができる。また、第2軸A2(オフセット軸心)上に配置されたカウンタギヤ機構3は、オフセットギヤ機構ということができる。また、図1及び図2(並びに後述する図4及び図5)に示すように、本実施形態では、カウンタギヤ機構3は回転電機2に対して軸方向第1側L1に配置されている。
尚、本実施形態では、オフセットギヤ機構として固定変速比のカウンタギヤ機構3を例示したが有段変速機であってもよい。即ち、オフセット軸心は、第2軸A2のみの1軸である必要はなく、平行軸式の複数段変速機であってもよい。例えば、オフセットギヤ機構は、DCT(Dual Clutch Transmission)であってもよい。減速機(変速機)は、例えばロータ軸心(第1軸A1)と同軸に配置された遊星歯車機構を用いて構成することも可能である。しかし、遊星歯車機構は、カウンタギヤ機構3に比べてギヤの噛み合いが多く、噛み合い損失が増加して動力伝達効率が低くなり易い。遊星歯車機構を用いた場合、車両用駆動装置1を1軸構成とすることも可能であるが、本実施形態のように適切に部材を配置することで、車両用駆動装置1が2軸以上の構成となっても、車両用駆動装置1を小型化し易い。
第2カウンタギヤ32は、差動歯車機構4への入力ギヤ(差動入力ギヤ)であるデフリングギヤ41(第4ギヤ)に噛み合っている。本実施形態の差動歯車機構4は、傘歯車式の差動歯車機構であり、何れも傘歯車のデフピニオンギヤ42と、デフサイドギヤ44とを含む。デフリングギヤ41と一体的に回転するデフケース40は、デフピニオンギヤ42と、デフサイドギヤ44とを内部に収容している。デフピニオンギヤ42は、デフケース40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不図示のピニオンシャフトにより回転自在に支持されている。ピニオンシャフトは、デフケース40と一体的に回転し、デフピニオンギヤ42は、ピニオンシャフトを中心として自転自在、かつ、デフケース40の回転軸心(ここでは第1軸A1)を中心として公転自在に構成されている。複数のピニオンシャフトは、デフケース40の回転軸心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のそれぞれに、デフピニオンギヤ42が取り付けられている。
デフサイドギヤ44は、軸方向第1側L1と軸方向第2側L2とに、離間して一対配置されている。一対のデフサイドギヤ44のそれぞれは、複数のデフピニオンギヤ42のそれぞれに噛み合うと共に、デフケース40の回転軸心(第1軸A1)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、軸方向第1側L1の第1デフサイドギヤ45は、軸方向第1側L1の第1ドライブシャフトDS1に連結されて軸方向第1側L1の車輪Wに駆動連結されている。軸方向第2側L2の第2デフサイドギヤ46は、軸方向第2側L2の第2ドライブシャフトDS2に連結部材49を介して連結されて軸方向第2側L2の車輪Wに駆動連結されている。尚、回転電機2に対して、差動歯車機構4が軸方向第1側L1に配置されているため、軸方向第2側L2の第2ドライブシャフトDS2は、中空筒状のロータ軸78の径方向内側を貫通して回転電機2よりも軸方向第2側L2へ延伸する連結部材49を介して第2デフサイドギヤ46に連結されている。
本実施形態では、出力部材の回転軸心である出力軸心も第1軸A1である。即ち、本実施形態の車両用駆動装置1は、出力部材の回転軸心である出力軸心が、ロータ軸心と同軸の第1軸A1上に配置され、オフセットギヤ機構が、オフセット軸心(第2軸A2)上に配置された2軸構成である。ロータ21と出力部材との間で、第1軸A1、第2軸A2、第1軸A1の順に動力が伝達されるため、第1軸A1から第2軸A2に伝達された動力が、再び第1軸A1に折り返すと考えることもできる。従って、本実施形態の車両用駆動装置1は、「折り返し2軸構成」ということもできる。尚、オフセットギヤ機構が、DCTなど2軸以上の平行軸を持つ場合も、ロータ軸心と出力軸心とが同軸であれば、「折り返し」の軸構成であるということが言える。「折り返し2軸構成」とは、ロータ軸心(入力軸心)と出力軸心とが同軸であり、入力(入力ギヤ29)と出力(出力部材、デフサイドギヤ44)との間で動力を伝達するギヤ機構が別軸上に配置されている構造であればよく、「折り返し複数軸構成」ということもできる。従って、「折り返し2軸」の「2軸」とは、「1つの入出力軸」と、「当該入出力軸とは別の1つ以上の別軸」とを指し、軸の総数が“2”であることに限定されない。
尚、上記においては、差動歯車機構4として傘歯車式の機構を例示して説明した。しかし、差動歯車機構4は、例えば遊星歯車機構であってもよい。
パーキングロック機構6は、一対の出力部材の回転を規制するために設けられている。本実施形態では、パーキングロック機構6は、ロータ軸78の回転を規制することで、カウンタギヤ機構3及び差動歯車機構4を介して、一対の出力部材の回転を規制する。図2に示すように、パーキングロック機構6は、パーキングギヤ61と、パーキングギヤ61に対して選択的に係合してパーキングギヤ61の回転を規制する係合機構62とを備えている。パーキングギヤ61には係合凹部が形成されており、この係合凹部に係合機構62の係合突起が選択的に係合することでパーキングギヤ61の回転が規制される。また、パーキングロック機構6は、係合機構62を駆動するパーキングアクチュエータ63も備えている。パーキングアクチュエータ63は、係合機構62の係合突起を、パーキングギヤ61の係合凹部に係合した係合位置と、パーキングギヤ61の係合凹部に係合していない非係合位置との間で姿勢を変更させる。
本実施形態では、図5に示すように、係合機構62の少なくとも一部が、軸方向Lにおける回転電機2と差動歯車機構4との間であって、軸方向視で回転電機2及び差動歯車機構4と重複する位置に配置されている。ここでは、係合機構62の一部が、軸方向視で回転電機2及び差動歯車機構4の双方と重複する形態を例示しているが、回転電機2及び差動歯車機構4の少なくとも一方と重複する位置に配置されている形態であってもよい。
折り返し2軸構成の車両用駆動装置1では、軸方向視で第1軸A1に対して第2軸A2が配置される側とは反対側など、ロータ21の軸心に対してカウンタギヤ機構3の軸心が位置していない側では、軸方向Lにおける差動歯車機構4の配置位置と回転電機2の配置位置との間にデッドスペースが生じ易い。本実施形態のように、パーキングロック機構6の係合機構62が、当該デッドスペースとなり易い空間に配置されると、そのようなデッドスペースを生じさせることなく車両用駆動装置1の小型化を図り易い。
回転電機2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2は、インバータ50を介して、リチウムイオン電池などの充電可能な二次電池や電気二重層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高圧バッテリBHと電気的に接続されている。高圧バッテリBHは、例えば複数のバッテリセルを集積して構成されている。高圧バッテリBHとインバータ50の間には、インバータ50の直流側の電圧を平滑する平滑コンデンサとして機能する第1直流リンクコンデンサ51が備えられている。
回転電機2は、高圧バッテリBH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2は、高圧バッテリBH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高圧バッテリBHを充電する。高圧バッテリBHの定格電圧は200ボルトから800ボルト程度である。
上述したように、回転電機2は、車輪の駆動力源であり、いわゆるトラクション回転電機である。車両には、トラクション回転電機の他にも、例えばエアコンディショナや電動オイルポンプなどの補機の駆動力源となる補機回転電機Mが備えられていることがある。従来の内燃機関のみを車輪の駆動力源とする車両では、内燃機関の排熱をエアコンディショナに利用することができたが、ハイブリッド自動車や電気自動車では内燃機関ほどの排熱が期待できず、別途ヒータ(PTCヒータ(Positive Temperature Coefficient Heater))を搭載したり、ヒートポンプ式の暖房機構を搭載したりする必要が生じる。冷房、暖房の双方に利用可能なヒートポンプ式の温度調整では、補機回転電機Mに要求される出力も大きくなる傾向がある。また、停車時(車輪が回転していない状態の時)でも、アイドリングなどで常時動作している内燃機関とは異なり、トラクション回転電機は停車時には停止する。内燃機関の動力により油を吸入吐出させる機械式オイルポンプでは、停車中に潤滑用や冷却用の油を供給することができず、電動オイルポンプが用いられるため、補機回転電機Mに要求される出力も大きくなる傾向がある。
補機回転電機Mに大きな駆動力を出力させるために、補機回転電機Mもトラクション回転電機と同様に、高圧バッテリBHから電力を供給されるように構成された車両も増えている。一方、トラクション回転電機に求められる出力が大きくなり、高圧バッテリBHの定格電圧はより高くなる傾向がある。このため、補機回転電機Mにとって、高圧バッテリBHの定格電圧が高すぎる場合には、高圧バッテリBHから供給される直流電力を降圧する電圧変換回路が備えられる場合がある。本実施形態では、そのような電圧変換回路として第1直流直流変換器75を備えた構成を例示している。第1直流直流変換器75における高圧バッテリBHの側にも、直流電圧を平滑するために第2直流リンクコンデンサ52が備えられている。
尚、本実施形態では、高圧バッテリBHは、回転電機2が発電した電力によって充電されるだけではなく、定格電圧が100ボルトから240ボルト程度の交流商用電源などの外部交流電源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、高圧バッテリBHは、充電回路を備えた車載充電装置70を介して外部電源(外部交流電源)に接続可能に構成されている。また、近年、災害時等において電動車両やハイブリッド車両に搭載されたバッテリを非常用電源として用いることが提唱されている。従って、本実施形態では、車載充電装置70は、充電回路の機能に加えて、高圧バッテリBHから外部への給電を行うための給電回路の機能も有して構成されている。当然ながら、車載充電装置70は、充電回路の機能のみを有して構成されていてもよい。
上述した非常用電源は、外部交流電源を接続する箇所、即ち車両の外側に向けて交流電力を出力可能に設けられることも多い。一方、車両には、車室内において低消費電力の一般的な家電製品等に電力を供給するための交流電源ソケットを備えるものもある。そのようなAC電源ソケットに交流電力を供給するための給電回路が備えられていてもよい。
本実施形態の車載充電装置70は、トランスTを備えたデュアル・アクティブ・ブリッジ(DAB:Dual Active Bridge)回路を備え、外部交流電源の側から供給される交流電力(AC IN)を第1の直流電力及び第2の直流電力に変換する。交流側から見て、トランスTは一次側コイルと2つの二次側コイルとを備えている。例えば、一次側コイルにスイッチング素子によるフルブリッジ回路が接続されて一次側回路71が形成されている。同様に、第1の二次側コイルにはフルブリッジ回路が接続されて第1二次側回路72が形成され、第2の二次側コイルにもフルブリッジ回路が接続されて第2二次側回路73が形成されている。
第1二次側回路72は、高圧バッテリBHを充電するための第1の直流電力を生成する。第1二次側回路72の出力部には、第1の直流電力の電圧を平滑する第3直流リンクコンデンサ53が備えられている。第2二次側回路73は、第1の直流電力よりも低電圧の第2の直流電力を生成する。第2二次側回路73の出力部には、第2の直流電力の電圧を平滑する第4直流リンクコンデンサ54が備えられている。
図3に示すように、車両は高圧バッテリBHに加えて、高圧バッテリBHよりも定格電圧が低い低圧バッテリBLを備えている。低圧バッテリBLの定格の電源電圧は、例えば12から24ボルト程度である。内燃機関のみを車輪Wの駆動力源とする従来の車両では、内燃機関の動力を用いてオルタネータにより発電された電力でこのような低圧バッテリBLが充電されていた。高圧バッテリBHを備える本実施形態の車両では、高圧バッテリBHや外部交流電源から供給される電力によって低圧バッテリBLを充電可能に構成されている。高圧バッテリBHからは、第1二次側回路72、トランスT、第2二次側回路73を経て、外部交流電源からは、一次側回路71、トランスT、第2二次側回路73を経て、低圧バッテリBLを充電することができる。本実施形態では、第2の直流電力の電圧をさらに降圧する電圧変換回路として第2直流直流変換器76が備えられている形態を例示している。尚、低圧バッテリBLは、内燃機関を車輪の駆動力源とする従来の車両と同様に例えば鉛蓄電池であってもよい。
本実施形態では、図3を参照して上述したように、トランスTを用いて車載充電装置70が構成されるため、外部交流電源と、高圧バッテリBHと、低圧バッテリBLとの絶縁を確保することができる。
また、外部交流電源と車載充電装置70とは、EMI(Electro Magnetic Interference)ノイズを低減させるEMIフィルタ79を介して接続される。車載充電装置70が給電回路として機能する場合も、EMIフィルタ79を介して車載充電装置70から交流電力(AC OUT)が出力される。本実施形態では、EMIフィルタ79、車載充電装置70(充電回路、給電回路)、電圧変換回路(第1直流直流変換器75、第2直流直流変換器76)を含んで、電源モジュール7が形成されている。電源モジュール7は、この形態に限らず、充電回路、給電回路、電圧変換回路の少なくとも1つを備えて構成されていればよい。
ところで、外部交流電源を用いた高圧バッテリBHの充電は、一般家庭においても可能であるが、利用可能な商用電源の電力(定格電圧、定格電流)にも起因して、比較的充電に要する時間が長くなる。これに対して、自動車ディーラーや専用充電ステーションなどでは、定格電圧が例えば200から400ボルト以上の専用直流電源(外部直流電源)から供給される直流電力(DC IN)によって、高圧バッテリBHを充電することができるようになっている場合がある。これは、外部交流電源を用いた充電に比べて短時間で高圧バッテリBHを充電することができるため、急速充電と称される場合がある。
上述したように、高圧バッテリBHは、複数のバッテリセルを有して構成されている。そして、高圧バッテリBHは、インバータ50をはじめとして、車載充電装置70など複数の回路に接続されている。このため、複数のバッテリセルを集積したバッテリユニット内の配線は、ジャンクションボックス77(JCT)と称される中継部品において集約されて、当該複数の回路に接続されている。ジャンクションボックス77には、インバータ50、車載充電装置70、第1直流直流変換器75などと接続するための端子盤、ヒューズ、開閉器(リレー)などの高圧系回路部品、電力モニタ用のセンサ、通信用のカプラ、開閉器を制御するためのコントローラ等が備えられている。本実施形態では、このようなジャンクションボックス77も、車両用駆動装置1のケース9内(第2収容室E2内)に収容されている。
回転電機2は、上位の制御装置である不図示の車両制御装置からの指令に従って設定される回転電機2の目標トルクに基づいて、回転電機制御部により駆動制御される。回転電機制御部は、複数のスイッチング素子により構成されたインバータ50をスイッチング制御して、インバータ50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。本実施形態では、回転電機制御部は、車載充電装置70を制御する充電制御部、第1直流直流変換器75を制御する第1電圧変換制御部、第2直流直流変換器76を制御する第2電圧変換制御部等と共に、統合制御基板上に実装された統合制御装置57(ECU)として構成されている。尚、統合制御装置57は、ジャンクションボックス77の一部を制御対象としてもよい。
統合制御装置57は、マイクロコンピュータなどのプロセッサを中核として構成されており、動作電圧は3.3から5ボルトである。高圧バッテリBHに接続されるインバータ50に印加される電圧は数百ボルトであり、インバータ50を構成するIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの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、統合制御装置57とインバータ50との間には、統合制御装置57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50に供給するドライブ回路が備えられている。図3ではドライブ回路は不図示であるがこのようなドライブ回路も含んで、インバータ50を中核とするインバータモジュール5が形成されている。インバータモジュール5は、ドライブ回路以外の制御回路や、第1直流リンクコンデンサ51の少なくとも一部を備えて構成されていてもよい。
本実施形態では、インバータモジュール5及び電源モジュール7を含んで、パワー回路アセンブリPEが構成されている。図3に示すように、電源モジュール7には、EMIフィルタ79が備えられている。図4に示すように、EMIフィルタ79は、インバータモジュール5よりも軸方向第1側L1において、インバータモジュール5よりも下側Z2に突出するように配置されている。即ち、電源モジュール7は、インバータモジュール5よりも軸方向第1側L1において、インバータモジュール5よりも下側Z2に突出するように配置された突出部品(EMIフィルタ79)を備えている。そして、インバータモジュール5と回転電機2との上下方向Zの間であって、上下方向視でインバータモジュール5及び回転電機2と重複する位置に、外部直流電源と高圧バッテリBHとの電気的接続を中継する中継部品(ジャンクションボックス77)が配置されている。換言すれば、ジャンクションボックス77の上下方向Zにおける配置位置は、インバータモジュール5の上下方向Zにおける配置位置と、回転電機2の上下方向Zにおける配置位置との間である。
図4に示すように、電源モジュール7がEMIフィルタ79のような突出部品を備えると、軸方向LにおいてEMIフィルタ79に隣接する領域にデッドスペースを生じ易い。例えば、インバータモジュール5の下側Z2であって、EMIフィルタ79よりも軸方向第2側L2にデッドスペースが生じ易い。本実施形態では、そのようなデッドスペースになり易い空間にジャンクションボックス77を配置しているため、デッドスペースを生じさせることなく車両用駆動装置1の小型化を図り易い。
このような車両用駆動装置1においては、回転電機2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1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16(図1,図6参照)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2のステータコイル23等の冷却対象箇所に供給される。図6に示すオイル流路は、オイルポンプ16から吐出される油が、回転電機2(ステータコイル23やロータ軸78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、オイル流路には油を冷却するためのオイルクーラ15も接続されている。オイルクーラ15は、冷却水と熱交換することによって油を冷却する。尚、本実施形態では、オイルクーラ15が、冷却水と熱交換する形態を例示しているが、冷媒と熱交換する形態を妨げるものではない。
インバータモジュール5は、インバータ50を構成するスイッチング素子を冷却する冷却プレート14を備えている。冷却プレート14は、ラジエタ11を通る経路で冷却水を循環させる冷却水回路10に接続されている。図6に示すように、本実施形態では、冷却水回路10には、ラジエタ11と、リザーバタンク12(R/T)と、ウォーターポンプ13と、冷却プレート14と、オイルクーラ15と、チラー85とが接続されている。チラー85は、車載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う熱交換器である。チラー85は、例えば、冷房時には冷却水よりも高温の冷媒から熱を奪い、暖房時には冷却水よりも低温の冷媒に熱を与えることができる。
ラジエタ11において外気との熱交換により冷却(放熱)された冷却水は、ウォーターポンプ13によって冷却水回路10に送り出され、冷却プレート14においてインバータモジュール5及び電源モジュール7と熱交換し、オイルクーラ15において油と熱交換し、チラー85において冷媒と熱交換し、ラジエタ11に戻って排熱される。尚、図6には不図示であるが、冷却水回路10におけるラジエタ11の手前には、サーモスタット及び3方向弁が備えられていると好適である。冷却水の温度が規定温度よりも低い場合には、ラジエタ11を迂回して冷却水を循環させ、ラジエタ11によって排熱させることなく冷却水の温度を上昇させ易くすることができる。例えば、寒冷時に暖機が必要な場合に冷却水の温度を上昇させ易い。寒冷時に冷却水の温度を迅速に上昇させることで、チラー85との熱交換によって冷媒の温度も上昇させ、迅速に暖房機能を立ち上げることもできる。
上述したように、チラー85は、エアコンディショナの冷媒が流れる冷媒回路80に接続されている。図6に示すように、冷媒回路80には、空冷コンデンサ81、第1電磁膨張弁82、エバポレータ83、2方向弁84、チラー85、アキュムレータ86、コンプレッサ87、キャビンコンデンサ88、第2電磁膨張弁が接続されている。
エバポレータ83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。冷房時には、2方向弁84が閉じており、第1電磁膨張弁82を通って冷媒がエバポレータ83に供給される。エバポレータ83を通った冷媒は、アキュムレータ86に供給される。尚、暖房時には、第1電磁膨張弁82が閉じており、2方向弁84(非膨張弁)を通って冷媒がアキュムレータ86に供給される。アキュムレータ86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87に供給する。分離された液体は、不図示の経路を通って液体の冷媒が流れる流路に合流する、或いは、霧状にされてコンプレッサ87に負荷をかけない程度の少量ずつアキュムレータ86からコンプレッサ87への入力配管に合流する。コンプレッサ87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88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87により生成された凝縮熱を車室内に放出する。冷房時には、キャビンコンデンサ88を通る空気の流れが遮断されており、キャビンコンデンサ88では熱交換が行われない。キャビンコンデンサ88を出た冷媒は、第2電磁膨張弁89を通って空冷コンデンサ81に供給され、空冷コンデンサ81において外気との間で熱交換を行う。
エアコンディショナの中核となる機能部品であるエバポレータ83、アキュムレータ86、コンプレッサ87、キャビンコンデンサ88は、例えばエアコンディショナにおいて冷暖房時の温度や風量の調整、吹き出し口の選択を行うキャビンユニット8として構成されている。キャビンユニット8は、例えばHVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning)と称される1つの車載装置として車両に搭載されている。
また、本実施形態では、バッテリクーラ18(BC)も冷媒との熱交換によって高圧バッテリBHを冷却する。バッテリクーラ18には、エアコンディショナにおけるエバポレータ83と同様に膨張弁(BC用電磁膨張弁19)を経て低温となった冷媒が供給される。当然ながら、低温環境下においてバッテリクーラ18が高圧バッテリBHを暖機するように熱交換することを妨げるものではない。尚、本実施形態では、バッテリクーラ18が、冷媒と熱交換する形態を例示しているが、冷却水と熱交換する形態を妨げるものではない。
本実施形態の車両用駆動装置1は、上述した冷却水回路10、冷媒回路80の一部も含んで構成されている。即ち、本実施形態の車両用駆動装置1は、車両用駆動装置1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小型に構成されている点に特徴を有する。
図7は、軸方向視での、車両用駆動装置1,ラジエタ11、空冷コンデンサ81、キャビンユニット8、バッテリクーラ18の車両における配置位置を模式的に示している。冷却水回路10、冷媒回路80において、各装置をつなぐ配管部材については省略している。ここでは、車両用駆動装置1が、前輪を駆動する形態を例示している。外気との間で熱交換を行うラジエタ11及び空冷コンデンサ81は、車両用駆動装置1に対して前後方向第1側Y1に平行状に配置されている。即ち、走行風によって、外気と冷却水との間、外気と冷媒との間での熱交換が促進されるように、最も前後方向第1側Y1(例えば車両の前方側)配置されている。キャビンユニット8は、車両用駆動装置1に対して前後方向第2側Y2に配置されている。即ち、キャビンユニット8は、エバポレータ83によって生成される冷気、キャビンコンデンサ88によって生成される暖気を車室内に導き易いように、車室に近い側である前後方向第2側Y2に配置されている。
車両用駆動装置1は、前後方向Yにおいて、外気との間で熱交換する熱交換器(ラジエタ11及び空冷コンデンサ81)と、エアコンディショナ用の熱交換器(キャビンユニット8(エバポレータ83、キャビンコンデンサ88))との間に配置されている。図6を参照して上述したように、外気との間で熱交換する熱交換器と、エアコンディショナ用の熱交換器とは、冷媒回路80に接続されている。従って、前後方向Yの中間に位置する車両用駆動装置1に冷媒回路部品の少なくとも一部を配置することによって、車両に各部材(車両用駆動装置1、冷媒回路部品など)を搭載する際の搭載効率を向上させ易い。
また、図6を参照して上述したように、本実施形態では、例えばチラー85を用いて冷却水と冷媒との間での熱交換も可能に構成されている。従って、前後方向Yの中間に位置する車両用駆動装置1に冷却水回路部品の少なくとも一部を配置することによって、冷却水と冷媒との間の熱交換も行い易い。さらに、ウォーターポンプ13などの冷却水回路部品を車両用駆動装置1に配置することによって、車両に各部材を搭載する際の搭載効率を向上させ易い。
電気自動車などでは、高圧バッテリBHの容量が多きく、バッテリの体格も大きくなり易い。このため、多くの場合、高圧バッテリBHは、車室の下に配置されている。高圧バッテリBHと熱交換するバッテリクーラ18は、高圧バッテリBHの近傍に配置されることが好ましい。従って、バッテリクーラ18は、キャビンユニット8よりも前後方向第2側Y2(後方側)であって、キャビンユニット8よりも下側Z2に配置されている。
上述したように、車両用駆動装置1は、ロータ21を備えた回転電機2と、車輪Wに駆動連結される出力部材(デフサイドギヤ44)と、回転電機2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2を駆動制御するためのインバータモジュール5とを備えている。また、車両用駆動装置1は、さらに、エアコンディショナ用の冷媒を循環させる冷媒回路80の部品である冷媒回路部品、及び、冷却水を循環させる冷却水回路10の部品である冷却水回路部品の少なくとも一方である熱交換回路部品を備えている。ここで、当該熱交換回路部品に相当する冷媒回路部品とは、図6に示す冷媒回路80を構成する部品の内、(1)冷媒が流れる配管部材(後述する対象配管8Pなど)、(2)バルブ部材(第1電磁膨張弁82、第2電磁膨張弁89などの膨張弁、2方向弁84などの弁)、(3)チラー85などの熱交換器の少なくとも1つである。また、当該熱交換回路部品に相当する冷却水回路部品とは、冷却水回路10を構成する部品の内、(1)冷却水が流れる配管部材(符号無し)、(2)バルブ部材(不図示)、(3)ウォーターポンプ13などのポンプ、(4)冷却プレート14、オイルクーラ15、チラー85などの熱交換器の少なくとも1つである。尚、オイルクーラ15が、冷媒と熱交換する形態の場合、オイルクーラ15は、冷媒回路部品に含まれる。
図1、図4に示すように、インバータモジュール5は、回転電機2及び動力伝達機構GTよりも上側Z1であって、上下方向視で回転電機2及び動力伝達機構GTの少なくとも一方と重複する位置に配置されている。そして、本実施形態では、図1に示すように、ウォーターポンプ13(冷却水回路部品、熱交換回路部品)、オイルクーラ15(第2熱交換器、冷却水回路部品、熱交換回路部品)、対象配管8P(冷媒用接続部材、冷媒回路部品、熱交換回路部品)が、回転電機2に対して前後方向第1側Y1であって、前後方向視で回転電機2と重複すると共に、軸方向視でカウンタギヤ機構3と重複する位置に配置されている。尚、後述する対象配管8Pについては、図1等では省略されているが、例えば、ケース本体90の前後方向第1側Y1に形成された配管接続用の開口部(符号無し)に接続される。
本実施形態のように、折り返し2軸の動力伝達経路を有する車両用駆動装置1では、回転電機2に対して前後方向第1側Y1であって、前後方向視で回転電機2と重複すると共に、軸方向視でカウンタギヤ機構3と重複する位置にデッドスペースを生じ易い。本実施形態では、当該デッドスペースとなる空間内に熱交換回路部品の一例であるウォーターポンプ13及びオイルクーラ15が配置されている。また、不図示であるが、冷却水や冷媒の配管部材も当該空間内に配置することができる。例えば、図6に示す冷媒回路80において符号8Pで示す経路を形成する配管部材(対象配管8P)が当該空間内に配置されると好適である。即ち、車両用駆動装置1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1を小型に構成することができる。
上述したように、ケース9は、回転電機2及び動力伝達機構GTを収容する第1収容室E1と、インバータモジュール5及び電源モジュール7を収容する第2収容室E2とを備えている。そして、回転電機2及び動力伝達機構GTは、上下方向視で第2収容室E2と重複するように配置されている。本実施形態では、さらに熱交換回路部品(ウォーターポンプ13、オイルクーラ15、対象配管8P)も、上下方向視で第2収容室E2と重複するように配置されている。ここで、第2収容室E2は、第2収容室E2を形成するケース部材を含む。即ち、「上下方向視で第2収容室E2と重複する」とは、ケースを含めた第2収容室E2の外縁よりも内側と少なくとも一部が重複することをいう。従って、回転電機2、動力伝達機構GT、熱交換回路部品の一部が第2収容室E2の外縁からはみ出していても良い。本実施形態では、回転電機2及び動力伝達機構GTの全体が第2収容室E2の外縁より内側に配置されており、熱交換回路部品の一部が第2収容室E2の外縁からはみ出している形態を例示している。回転電機2、動力伝達機構GT、熱交換回路部品が上下方向視で第2収容室E2と重複することで、上下方向視における車両用駆動装置1の投影面積が、第2収容室E2の投影面積の範囲に収まり易くなる。即ち、軸方向L及び前後方向Yにおける車両用駆動装置1の寸法の小型化を図り易い。
本実施形態では、回転電機2に対して前後方向第1側Y1であって、前後方向視で回転電機2と重複すると共に、軸方向視でカウンタギヤ機構3と重複する位置に配置されている熱交換回路部品は、ウォーターポンプ13、オイルクーラ15、対象配管8Pである。即ち、少なくとも、熱交換回路部品が、冷媒と空気との熱交換を行う第1熱交換器(空冷コンデンサ81)に接続される冷媒用接続部材(対象配管8P)と、ケース9内を循環する油と冷却水との熱交換を行う第2熱交換器(オイルクーラ15)とを含む形態を例示している。しかし、2方向弁84、第1電磁膨張弁82、チラー85も、車両用駆動装置1に取り付けられると好適である。
〔実施形態のまとめ〕
以下、上記において説明した車両用駆動装置(1)について簡単にまとめる。
以下、上記において説明した車両用駆動装置(1)について簡単にまとめる。
上記に鑑みた車両用駆動装置(1)は、ロータ(21)を備えた回転電機(2)と、車輪(W)に駆動連結される出力部材(44)と、前記回転電機(2)と前記出力部材(44)との間で駆動力を伝達する動力伝達機構(GT)と、前記回転電機(2)を駆動制御するためのインバータモジュール(5)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(80)の部品である冷媒回路部品(8P等)、及び、冷却水を循環させる冷却水回路(10)の部品である冷却水回路部品(13,15等)の少なくとも一方である熱交換回路部品(8P,13,15等)と、を備え、前記ロータ(21)の回転軸心であるロータ軸心(A1)に沿う方向を軸方向(L)とし、上下方向(Z)視で前記ロータ軸心(A1)に直交する方向を前後方向(Y)とし、前記前後方向(Y)の一方側を前後方向第1側(Y1)として、前記出力部材(44)の回転軸心は、前記ロータ軸心(A1)と同軸上に配置され、前記動力伝達機構(GT)は、前記ロータ軸心(A1)に対して前記前後方向第1側(Y1)に位置するオフセット軸心(A2)上に配置されたオフセットギヤ機構(3)を備え、前記インバータモジュール(5)は、前記回転電機(2)及び前記動力伝達機構(GT)よりも上側(Z1)であって、前記上下方向(Z)視で前記回転電機(2)及び前記動力伝達機構(GT)の少なくとも一方と重複する位置に配置され、前記熱交換回路部品(8P,13,15等)は、前記回転電機(2)に対して前記前後方向第1側(Y1)であって、前記前後方向(Y)に沿う前後方向(Y)視で前記回転電機(2)と重複すると共に、前記軸方向(L)に沿う軸方向(L)視で前記オフセットギヤ機構(3)と重複する位置に配置されている。
インバータモジュール(5)、回転電機(2)、動力伝達機構(GT)が上記のように配置された車両用駆動装置(1)では、回転電機(2)に対して前後方向第1側(Y1)であって、前後方向(Y)視で回転電機(2)と重複すると共に軸方向(L)視でオフセットギヤ機構(3)と重複する位置にデッドスペースになり易いスペースが形成され易い。オフセットギヤ機構(3)は簡潔に構成し易く、オフセットギヤ機構(3)を介してロータ(21)と出力部材(44)との間で動力を伝達すると、例えば遊星歯車機構等を用いた動力伝達機構(GT)と比べて伝達効率を高め易い。但し、構造上、少なくとも2つの回転軸心を有するため、上記のようなデッドスペースが形成され易い。本構成によれば、当該デッドスペースとなるスペースを有効に利用して、熱交換回路部品(8P,13,15等)が配置されている。従って、車両における熱マネジメントシステムも含めて、車載部品の搭載に際して、空間利用効率を高め易い。即ち、本構成によれば、車両用駆動装置(1)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(1)を小型に構成することができる。
また、車両用駆動装置(1)は、前記出力部材(44)が、それぞれが異なる前記車輪(W)に駆動連結される第1出力部材(45)と第2出力部材(46)とを備え、前記動力伝達機構(GT)は、前記ロータ(21)と一体的に回転する第1ギヤ(29)と、前記第1ギヤ(29)に噛み合う第2ギヤ(31)、及び、前記第2ギヤ(31)と一体的に回転する第3ギヤ(32)を備えた前記オフセットギヤ機構(3)と、前記第3ギヤ(32)に噛み合う第4ギヤ(41)を備え、前記第4ギヤ(41)の回転を前記第1出力部材(45)及び前記第2出力部材(46)に分配する差動歯車機構(4)と、パーキングロック機構(6)と、を備え、前記差動歯車機構(4)は前記ロータ軸心(A1)と同軸上に配置され、前記第1ギヤ(29)及び前記第2ギヤ(31)は、前記軸方向(L)における前記回転電機(2)と前記差動歯車機構(4)との間に配置され、前記パーキングロック機構(6)は、前記第1ギヤ(29)と一体的に回転するパーキングギヤ(61)と、前記パーキングギヤ(61)に係合する係合機構(62)と、を備え、前記係合機構(62)の少なくとも一部が、前記軸方向(L)における前記回転電機(2)と前記差動歯車機構(4)との間であって、前記軸方向(L)視で前記回転電機(2)及び前記差動歯車機構(4)の少なくとも一方と重複する位置に配置されていると好適である。
ロータ軸心(A1)上に配置される差動歯車機構(4)と回転電機(2)との間には、少なくとも第1ギヤ(29)が同軸配置されている。このため、ロータ軸心(A1)とは別軸のオフセット軸心(A2)上に配置され、第1ギヤ(29)に噛み合う第2ギヤ(31)の軸方向(L)における配置位置も、差動歯車機構(4)と回転電機(2)との間である。このため、軸方向(L)視でロータ軸心(A1)に対してオフセット軸心(A2)が配置される側とは反対側など、ロータ軸心(A1)に対してオフセット軸心(A2)が位置していない側では、軸方向(L)における差動歯車機構(4)の配置位置と回転電機(2)の配置位置との間にデッドスペースが生じ易い。本構成によれば、当該デッドスペースを有効に利用して、パーキングロック機構(6)の係合機構(62)を配置しているため、車両用駆動装置(1)の小型化を図り易い。
また、車両用駆動装置(1)は、前記インバータモジュール(5)を介して前記回転電機(2)に電気的に接続される車載バッテリ(BH)に電気的に接続される電源モジュール(7)と、ケース(9)と、をさらに備え、前記電源モジュール(7)が、前記車載バッテリ(BH)の電圧変換を行う電圧変換回路(75、76)、外部電源から前記車載バッテリ(BH)への充電を行うための充電回路(70)、及び、前記車載バッテリ(BH)から外部への給電を行うための給電回路(70)の少なくとも1つを備え、前記ケース(9)が、前記回転電機(2)及び前記動力伝達機構(GT)を収容する第1収容室(E1)と、前記インバータモジュール(5)及び前記電源モジュール(7)を収容する第2収容室(E2)とを備え、前記回転電機(2)、前記動力伝達機構(GT)、及び、前記熱交換回路部品(8P、13,15)が、前記上下方向(Z)視で前記第2収容室(E2)と重複するように配置されていると好適である。
本構成のように、回転電機(2)、動力伝達機構(GT)、及び、熱交換回路部品(8P、13,15等)が上下方向(Z)視で第2収容室(E2)と重複すると、上下方向(Z)視における車両用駆動装置(1)の投影面積が、第2収容室(E2)の投影面積に比べて広くなることを抑制し易い。即ち、軸方向(L)及び前後方向(Y)における車両用駆動装置(1)の寸法の小型化を図り易い。
また、車両用駆動装置(1)は、前記軸方向(L)の一方側を軸方向第1側(L1)として、前記動力伝達機構(GT)が、前記回転電機(2)に対して前記軸方向第1側(L1)に配置され、前記電源モジュール(7)が、前記インバータモジュール(5)よりも前記軸方向第1側(L1)において前記インバータモジュール(5)よりも下側(Z2)に突出するように配置された突出部品(79)を備え、前記インバータモジュール(5)と前記回転電機(2)との上下方向(Z)の間であって、前記上下方向(Z)視で前記インバータモジュール(5)及び前記回転電機(2)と重複する位置に、前記車載バッテリ(BH)と少なくとも外部直流電源との電気的接続を中継する中継部品(77)が配置されていると好適である。
電源モジュール(7)が突出部品(79)を備えることにより、インバータモジュール(5)の下側(Z2)であって、突出部品(79)よりも軸方向第2側(L2)にはデッドスペースが生じ易い。本構成によれば、当該デッドスペースを有効に利用して、中継部品(77)を配置しているため、車両用駆動装置(1)の小型化を図り易い。
また、前記回転電機(2)、前記動力伝達機構(GT)、及び、前記インバータモジュール(5)を収容するケース(9)を備える車両用駆動装置(1)は、前記熱交換回路部品(8P、13,15等)が、前記冷媒と空気との熱交換を行う第1熱交換器(81)に接続される冷媒用接続部材(8P)と、前記冷却水回路部品の少なくとも1つであって前記ケース(9)内を循環する油と前記冷却水との熱交換を行う第2熱交換器(15)と、を含むと好適である。
上述したように、回転電機(2)に対して前後方向第1側(Y1)であって、前後方向(Y)視で回転電機(2)と重複すると共に軸方向(L)視でオフセットギヤ機構(3)と重複する位置にはデッドスペースが形成され易い。本構成によれば、当該デッドスペースを有効に利用して第2熱交換器(15)や冷媒用接続部材(8P)を配置することができる。従って、車両用駆動装置(1)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つつ、車両用駆動装置(1)を含む車載装置の車両への搭載効率を高めることができる。
1:車両用駆動装置、2:回転電機、3:カウンタギヤ機構(オフセットギヤ機構)、4:差動歯車機構、5:インバータモジュール、6:パーキングロック機構、7:電源モジュール、9:ケース、10:冷却水回路、13:ウォーターポンプ(冷却水回路部品、熱交換回路部品)、14:冷却プレート(冷却水回路部品、熱交換回路部品)、15:オイルクーラ(第2熱交換器、冷却水回路部品、熱交換回路部品)、21:ロータ、29:入力ギヤ(第1ギヤ)、31:第1カウンタギヤ(第2ギヤ)、32:第2カウンタギヤ(第3ギヤ)、41:デフリングギヤ(第4ギヤ)、44:デフサイドギヤ(出力部材)、45:第1デフサイドギヤ(第1出力部材)、46:第2デフサイドギヤ(第2出力部材)、49:連結部材(出力部材、第2出力部材)、50:インバータ、61:パーキングギヤ、62:係合機構、70:車載充電装置(外部電源から車載バッテリへの充電を行うための充電回路、車載バッテリから外部への給電を行うための給電回路)、75:第1直流直流変換器(車載バッテリの電圧変換を行う電圧変換回路)、76:第2直流直流変換器(車載バッテリの電圧変換を行う電圧変換回路)、77:ジャンクションボックス(中継部品)、78:ロータ軸、79:EMIフィルタ(突出部品)、80:冷媒回路、81:空冷コンデンサ(第1熱交換器)、82:第1電磁膨張弁(冷媒回路部品、熱交換回路部品)、84:2方向弁(冷媒回路部品、熱交換回路部品)、85:チラー(冷媒回路部品、冷却水回路部品、熱交換回路部品)、89:第2電磁膨張弁(冷媒回路部品、熱交換回路部品)、8P:対象配管(冷媒用接続部材、冷媒回路部品、熱交換回路部品)、A1:第1軸(ロータ軸心)、A2:第2軸(オフセット軸心)、BH:高圧バッテリ(車載バッテリ)、DS1:第1ドライブシャフト(出力部材、第1出力部材)、DS2:第2ドライブシャフト(出力部材、第2出力部材)、E1:第1収容室、E2:第2収容室、GT:動力伝達機構、L:軸方向、L1:軸方向第1側、W:車輪、Y:前後方向、Y1:前後方向第1側、Z:上下方向、Z1:上側、Z2:下側
Claims (5)
- 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の部品である冷媒回路部品、及び、冷却水を循環させる冷却水回路の部品である冷却水回路部品の少なくとも一方である熱交換回路部品と、を備え、
前記ロータの回転軸心であるロータ軸心に沿う方向を軸方向とし、上下方向視で前記ロータ軸心に直交する方向を前後方向とし、前記前後方向の一方側を前後方向第1側として、
前記出力部材の回転軸心は、前記ロータ軸心と同軸上に配置され、
前記動力伝達機構は、前記ロータ軸心に対して前記前後方向第1側に位置するオフセット軸心上に配置されたオフセットギヤ機構を備え、
前記インバータモジュールは、前記回転電機及び前記動力伝達機構よりも上側であって、前記上下方向視で前記回転電機及び前記動力伝達機構の少なくとも一方と重複する位置に配置され、
前記熱交換回路部品は、前記回転電機に対して前記前後方向第1側であって、前記前後方向に沿う前後方向視で前記回転電機と重複すると共に、前記軸方向に沿う軸方向視で前記オフセットギヤ機構と重複する位置に配置されている、車両用駆動装置。 - 前記出力部材は、それぞれが異なる前記車輪に駆動連結される第1出力部材と第2出力部材とを備え、
前記動力伝達機構は、
前記ロータと一体的に回転する第1ギヤと、
前記第1ギヤに噛み合う第2ギヤ、及び、前記第2ギヤと一体的に回転する第3ギヤを備えた前記オフセットギヤ機構と、
前記第3ギヤに噛み合う第4ギヤを備え、前記第4ギヤの回転を前記第1出力部材及び前記第2出力部材に分配する差動歯車機構と、
パーキングロック機構と、を備え、
前記差動歯車機構は前記ロータ軸心と同軸上に配置され、
前記第1ギヤ及び前記第2ギヤは、前記軸方向における前記回転電機と前記差動歯車機構との間に配置され、
前記パーキングロック機構は、前記第1ギヤと一体的に回転するパーキングギヤと、前記パーキングギヤに係合する係合機構と、を備え、
前記係合機構の少なくとも一部が、前記軸方向における前記回転電機と前記差動歯車機構との間であって、前記軸方向視で前記回転電機及び前記差動歯車機構の少なくとも一方と重複する位置に配置されている、請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記インバータモジュールを介して前記回転電機に電気的に接続される車載バッテリに電気的に接続される電源モジュールと、
ケースと、をさらに備え、
前記電源モジュールは、前記車載バッテリの電圧変換を行う電圧変換回路、外部電源から前記車載バッテリへの充電を行うための充電回路、及び、前記車載バッテリから外部への給電を行うための給電回路の少なくとも1つを備え、
前記ケースは、前記回転電機及び前記動力伝達機構を収容する第1収容室と、前記インバータモジュール及び前記電源モジュールを収容する第2収容室とを備え、
前記回転電機、前記動力伝達機構、及び、前記熱交換回路部品は、前記上下方向視で前記第2収容室と重複するように配置されている、請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。 - 前記軸方向の一方側を軸方向第1側として、
前記動力伝達機構は、前記回転電機に対して前記軸方向第1側に配置され、
前記電源モジュールは、前記インバータモジュールよりも前記軸方向第1側において前記インバータモジュールよりも下側に突出するように配置された突出部品を備え、
前記インバータモジュールと前記回転電機との上下方向の間であって、前記上下方向視で前記インバータモジュール及び前記回転電機と重複する位置に、前記車載バッテリと少なくとも外部直流電源との電気的接続を中継する中継部品が配置されている、請求項3に記載の車両用駆動装置。 - 前記回転電機、前記動力伝達機構、及び、前記インバータモジュールを収容するケースを備え、
前記熱交換回路部品は、
前記冷媒と空気との熱交換を行う第1熱交換器に接続される冷媒用接続部材と、
前記冷却水回路部品の少なくとも1つであって前記ケース内を循環する油と前記冷却水との熱交換を行う第2熱交換器と、を含む、請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2024-072722 | 2024-04-26 | ||
| JP2024072722A JP2025167799A (ja) | 2024-04-26 | 2024-04-26 | 車両用駆動装置 |
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