JP2007336675A

JP2007336675A - 電動車両の駆動装置

Info

Publication number: JP2007336675A
Application number: JP2006164953A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Miura; 徹也三浦; Wataru Funatsu; 渉舟津
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-27
Also published as: WO2007145125A1; US20090273247A1; CN101467333A

Abstract

【課題】搭載性を向上させた電動車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ収容カバー２１の内部に固定子９６を収容させる構成を採用することで、固定子９６に連結される内部ケーブル８８を伝達機構ケース９０Ｂ側に引き出すことを可能としている。これにより、モータ収容カバー２１の伝達機構ケース９０Ｂ側に張り出し部２１ａを設け、この張り出し部２１ａに内部ケーブル８８に連結する雌型コネクタ８５を設けることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両の駆動装置に関し、特に、回転電機により車軸を駆動する電動車両の駆動装置に関する。

固定子と回転子とを有する回転電機が従来から知られている。回転電機には、外部電源からの電力を伝える電力ケーブルが接続される接続端子が取付けられる。たとえば、特開平８−３３２６２号公報においては、モータカバーの側面から端子を引き出す構造が採用されている。

また、図３に電力ケーブルを回転電機の上面から引き出す構造を示す。図３は回転電機の一例であるモータ９０の回転軸方向に沿った断面図であり、回転軸９４、この回転軸９４の周囲に固定されるロータ（回転子）９５、このロータ９５に対向配置されるステータ（固定子）９６を備えている。回転軸９４は軸受を介して、トランスアクスルケース（モータ・ギヤケース）９２およびモータカバー９１に固定されている。また、ステータ９６は、円筒状のトランスアクスルケース９２の内周面に固定されている。モータカバー９１は、ボルトＢ１によりトランスアクスルケース９２に固定されている。

回転軸９４の一方端側には、駆動ギヤ９７が設けられ、この駆動ギヤ９７には、従動ギヤ９８が噛み合い、伝達機構を構成している。駆動ギヤ９７および従動ギヤ９８は、モータ・ギヤケース９２にボルトＢ２を用いて固定されるギヤカバー９３により覆われている。駆動ギヤ９７の上方には、トランスアクスルケース９２およびギヤカバー９３によってオイルキャッチタンク１１０が形成され、このオイルキャッチタンク１１０にオイル１１１が貯留される。

上記構成において、ロータ９５およびステータ９６が収容される領域において電動機ケース９０Ａが形成され、駆動ギヤ９７および従動ギヤ９８を有する伝達機構を収納する領域において伝達機構ケース９０Ｂが形成される。また、モータカバー９１の上端部側のトランスアクスルケース９２には、上向きに接続口を備える雌型コネクタ８５が取付けられている。この雌型コネクタ８５には、ステータ９６から引き出された内部ケーブル８８が、ボルト８７により連結されている。内部ケーブル８８は、ステータ９６の駆動ギヤ９７および従動ギヤ９８を含む伝達機構とは反対側から引き出されている。雌型コネクタ８５には、外部の電力ケーブル８３の先端に設けられた雄型コネクタ８４が、上方側から下方側に向かって雌型コネクタ８５に挿入されている。

上記構成からなるモータ９０に採用されるコネクタ構造Ａ１においては、内部ケーブル８８が、ステータ９６の伝達機構とは反対側から引き出され、電力ケーブル８３をモータ９０の上方に引き出している。そのため、回転軸方向（図３中Ａ方向）から見た場合、トランスアクスルケース９２の外形シルエットが大きくなり、車両への搭載性能が悪化する。

一方、モータ９０に採用されるコネクタ構造として、図４に示されるコネクタ構造Ａ２も考えられる。このコネクタ構造Ａ２においては、オイルキャッチタンク１１０側に接続口が向く雌型コネクタ８５が取付けられ、この雌型コネクタ８５に、電力ケーブル８３の雄型コネクタ８４を挿入する。この構成の場合、回転軸方向（図４中Ａ方向）からトランスアクスルケース９２の外形シルエットが大きくなることはないが、電力ケーブル８３が、オイルキャッチタンク１１０を構成するトランスアクスルケース９２の外壁と干渉することになり、電力ケーブル８３の引き回し方に問題が生じることとなる。

ここで、上記コネクタ構造Ａ１およびＡ２のいずれもが、内部ケーブル８８を、ステータ９６の伝達機構とは反対側から引き出す構成が採用されている。これは、トランスアクスルケース９２の形状に起因するもので、ステータ９６の伝達機構とは反対側に、ステータ９６を内装するための開口領域が設けられ、この開口側から内部ケーブル８８を引き出しているからである。
特開平８−３３２６２号公報

この発明が解決しようとする課題は、電動車両の駆動装置において、電力ケーブルの取り出しにおいて、駆動装置の外形シルエットが大きくなり、車両への搭載性能が悪化する点、また、電力ケーブルの引き回し方に問題が生じる点にある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、搭載性を向上させた電動車両の駆動装置を提供することにある。

本発明に基づいた電動車両の駆動装置は、電動機を収納する電動機ケースと、上記電動機の動力を駆動軸へ伝達する伝達機構を収納する伝達機構ケースと、上記電動機への動力供給を行なう電力ケーブルとを備えている。

また、上記電力ケーブルが上記伝達機構ケース側の上記電動機を構成する固定子に接続されるとともに、上記電力ケーブルは上記伝達機構ケースおよび電動機ケースの外周よりも内径側で固定されている。

本発明に基づいた電動車両の駆動装置よれば、電力ケーブルの引き回しに問題を生じさせることなく、電力ケーブルの引き出しに起因する駆動装置の外形シルエットの大型化を回避できる。その結果、電動車両の駆動ユニットを小型化し、搭載性向上を図ることができる。

以下に、本発明に基づいた実施の形態における電動車両の駆動装置について説明する。なお、上記背景技術における構成と同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る電動車両の駆動装置を備えた自動車の構成を説明するブロック図である。図１を参照して、本実施の形態に係る自動車１００は、前輪１００Ｌ，１００Ｒと、後輪２００Ｌ，２００Ｒと、前輪駆動用のフロント駆動ユニット３０と、後輪駆動用のリア駆動ユニット４０と、エンジン５０と、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）６０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）７０と、バッテリ８０を備える。

リア駆動ユニット４０は、後輪２００Ｌ，２００Ｒ駆動用の回転電機であるリアモータ／ジェネレータ８９と、クラッチ８６とを含む。クラッチ８６は、リアモータ／ジェネレータ８９および後輪２００Ｌ，２００Ｒと接続された車軸との間に設けられる。

クラッチ８６の締結時には、リアモータ／ジェネレータ８９による発生トルクが車軸に伝達されて、後輪２００Ｌ，２００Ｒを駆動することができる。また、減速時等において、後輪２００Ｌ，２００Ｒによってリアモータ／ジェネレータ８９が回転されるときには、リアモータ／ジェネレータ８９は発電機として動作する。

エンジン５０は、前輪１００Ｌ，１００Ｒの駆動に用いられる。フロント駆動ユニット３０は、フロント駆動用モータ（図示せず）を内蔵し、エンジン５０および／またはフロント駆動用モータによって発生したトルクによって、前輪１００Ｌ，１００Ｒを駆動する。フロント駆動用モータについても、前輪１００Ｌ，１００Ｒあるいはエンジン５０によって回転されるときには、発電機として動作させることができる。

「制御装置」として設けられるＥＣＵ６０へは、アクセルペダル１５０に配置された位置センサによって検出されるアクセル踏込み量／踏込み速度を始めとする各種センサからの運転状況・車両状況を示す情報が入力される。運転状況を示す情報には、上記のアクセル位置センサの出力の他に、車輪速度センサ出力、車体勾配センサ出力などが含まれる。さらに、車両状況として、モータの動作条件を示す、リアモータ／ジェネレータ８９の温度センサ・電流センサ・回転速度センサ出力などが入力される。ＥＣＵ６０は、入力されたこれらの情報に基づき、自動車１００に関する種々の制御を統合的に行なう。

ＰＣＵ７０は、自動車１００内で必要となる電力変換器を総括的に示すものである。すなわち、ＰＣＵ７０は、直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）や直流電圧の電圧レベルを変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）等を含む。特に、このインバータは、バッテリ８０から供給される直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換し、かつ、エンジン５０によってモータ／ジェネレータが駆動された際、あるいはモータ／ジェネレータ自身の回生制動動作の際に発電された交流電圧を、バッテリ８０を充電する直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、主として、エアコン等補機用の電源電圧に適したレベルへ直流電圧を変換するために用いられる。

バッテリ８０、フロント駆動ユニット３０およびリア駆動ユニット４０と、ＰＣＵ７０との間には、電力ケーブル８１，８２，８３がそれぞれ配設されて電力が伝達される。

本実施の形態では、自動車１００の走行は、基本的には、フロント駆動ユニット３０による前輪１００Ｌ，１００Ｒの駆動（ＦＦモード）によって行なわれる。しかし、発進時、急加速時および低摩擦係数路走行時には、安定した駆動トルク配分とするために４輪駆動走行（４ＷＤモード）が行なわれる。

４ＷＤモード時には、ＥＣＵ６０内でクラッチ締結要求フラグがオンされ、これに応答してクラッチ８６を締結することにより、リアモータ／ジェネレータ８９の出力トルクを後輪２００Ｌ，２００Ｒの車軸へ伝達して、前輪１００Ｌ，１００Ｒに加えて後輪２００Ｌ，２００Ｒが駆動される。また、減速・制動時にも、クラッチ８６を締結することにより、リアモータ／ジェネレータ８９を発電機として作動させて、バッテリ８０充電用のエネルギーを回収することができる。

図２は、本実施の形態に係る電動車両の駆動装置に含まれる回転電機１を示した断面図である。回転電機１は、たとえば、図１に示される自動車におけるリアモータ／ジェネレータ８９として用いられる。この場合、回転電機１は、コネクタに接続される給電経路としての電力ケーブル８３を介してＰＣＵ７０に接続される（図１参照）。

図２を参照して、この回転電機１の基本的構成は、図３により背景技術の欄で説明したモータ９０と同じであり、同一または相当する部分については同一の参照符号を付している。この回転電機１においては、電動機を構成するロータ９５およびステータ９６を収納する電動機ケース９０Ａと、電動機の動力を駆動軸９４へ伝達する伝達機構を収納する伝達機構ケース９０Ｂと、電動機への動力供給を行なう電力ケーブル８３とを備えている。また、この電力ケーブル８３が伝達機構ケース９０Ｂ側のステータ９６に接続されるとともに、電力ケーブル８３は伝達機構ケース９０Ｂおよび電動機ケース９０Ａの外周よりも内径側で固定されている。

具体的には、電動機ケース９０Ａは、その内周面に固定子９６を保持するモータ収容カバー２１を有している。このモータ収容カバー２１は、伝達機構ケース９０Ｂ側に開口を有する有底の略円筒形状を有している、固定子９６は、伝達機構ケース９０Ｂ側から挿入される。また、このモータ収容カバー２１には、伝達機構ケース９０Ｂ側において、モータ収容カバー２１の外周面から外方に突出する張り出し部２１ａが設けられている。

その結果、図２に示すように、モータ収容カバー２１の最大外形寸法Ｗ１が、電動機ケース９０Ａおよび伝達機構ケース９０Ｂの外周寸法となり、次いで、張り出し部２１ａの外方と、回転軸９４を挟んだモータ収容カバー２１の側面との間の寸法Ｗ２が小さく、モータ収容カバー２１の外形寸法Ｗ３が最も小さい外形寸法となる。

上記のように、モータ収容カバー２１が円筒状に形成される結果、本実施の形態における電動機ケース９０Ａの一部を構成するトランスアクスルケース２２は、背景技術におけるトランスアクスルケースよりも軸方向において短く形成されることとなる。具体的には、電動機ケース９０Ａを構成する領域においては、側壁部２３と、この側壁部２３から外方に突出し、モータ収容カバー２１の張り出し部２１ａと連結するフランジ部２３ａと有する。

固定子９６に連結される内部ケーブル８８は、伝達機構ケース９０Ｂ側に引き出され、内部ケーブル８８にボルト８７によって連結される雌型コネクタ８５は、電動機ケース９０Ａの外周部である張り出し部２１ａに配置および固定されている。この雌型コネクタ８５の開口部側は、伝達機構ケース９０Ｂとは反対側を向いている。

このように、モータ収容カバー２１の内部に、固定子９６を固定し、張り出し部２１ａに雌型コネクタ８５を配置させることで、モータ収容カバー２１に所定部品を予め組み込んでユニット化させることができる。その結果、このユニット化されたモータ収容カバー２１をトランスアクスルケース２２に取付ける作業の簡略化が図られ、回転電機１の組立工程を容易にすることを可能としている。

外部の電力ケーブル８３の先端に設けられた雄型コネクタ８４は、回転軸方向に沿って、電動機ケース９０Ａ側から伝達機構ケース９０Ｂに向かって雌型コネクタ８５に挿入されている。その結果、電力ケーブル８３は電動機ケース９０Ａおよび伝達機構ケース９０Ｂの外周よりも内径側で固定されることとなる。

以上、本実施の形態における電動車両の駆動装置よれば、モータ収容カバー２１の内部に固定子９６を収容させる構成を採用することで、固定子９６に連結される内部ケーブル８８を伝達機構ケース９０Ｂ側に引き出すことを可能としている。これにより、モータ収容カバー２１の伝達機構ケース９０Ｂ側に張り出し部２１ａを設け、この張り出し部２１ａに内部ケーブル８８に連結する雌型コネクタ８５を設けることが可能となる。

また、回転軸方向（図２中Ａ方向）から見た場合、電力ケーブル８３を電動機ケース９０Ａおよび伝達機構ケース９０Ｂの外周よりも内径側で固定することを可能とし、電力ケーブル８３の引き出しに起因する回転電機１の外形シルエットの大型化を回避できる。また、コネクタ構造として、着脱方向を回転軸方向に沿うように雄型コネクタ８４と雌型コネクタ８５とを配置することで、電力ケーブル８３をコンパクトに配置し、電力ケーブル８３の引き回しに問題を生じさせることがない。その結果、回転電機１を小型化し、搭載性向上を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に基づいた実施の形態における電動車両の駆動装置を備えた自動車の構成を説明するブロック図である。この発明に基づいた実施の形態における電動車両の駆動装置に含まれる回転電機を示した断面図である。背景技術における電動車両の駆動装置に含まれる回転電機を示した断面図である。背景技術における電動車両の駆動装置に含まれる回転電機を示した他の断面図である。

符号の説明

１回転電機、２１モータ収容カバー、２１ａ張り出し部、２３側壁部、２３ａフランジ部、３０フロント駆動ユニット、４０リア駆動ユニット、５０エンジン、６０ＥＣＵ（Electrical Control Unit）、７０ＰＣＵ（Power Control Unit）、８０バッテリ、８１，８２，８３電力ケーブル、８４雄型コネクタ、８５雌型コネクタ、８６クラッチ、８７ボルト、８８内部ケーブル、８９リアモータ／ジェネレータ、９０モータ、９０Ａ電動機ケース、９０Ｂ伝達機構ケース、９１モータカバー、９２トランスアクスルケース（モータ・ギヤケース）、９３ギヤカバー、９４回転軸、９５ロータ（回転子）、９６ステータ（固定子）、９７駆動ギヤ、９８従動ギヤ、１００自動車、１００Ｌ，１００Ｒ前輪、１１０オイルキャッチタンク、１１１オイル、２００Ｌ，２００Ｒ後輪、Ｂ１，Ｂ２ボルト。

Claims

電動機を収納する電動機ケースと、
前記電動機の動力を駆動軸へ伝達する伝達機構を収納する伝達機構ケースと、
前記電動機への動力供給を行なう電力ケーブルと、を備え、
前記電力ケーブルが前記伝達機構ケース側の前記電動機を構成する固定子に接続されるとともに、前記電力ケーブルは前記電動機ケースおよび伝達機構ケースの外周よりも内径側で固定される、電動車両の駆動装置。
前記電力ケーブルは、前記固定子とコネクタ接続され、
前記固定子側のコネクタは、前記電動機ケースに配置される、請求項１に記載の電動車両の駆動装置。
前記固定子側の前記コネクタは、前記電動機ケースの外周部に配置される、請求項２に記載の電動車両の駆動装置。
前記電動機ケースは、その内周面に前記固定子を保持するモータ収容カバーを有し、
前記モータ収容カバーは、前記伝達機構ケース側において、前記モータ収容カバーの外周面から外方に突出する張り出し部を有し、
前記固定子側の前記コネクタは、前記張り出し部に固定される、請求項３に記載の電動車両の駆動装置。