JP2024072436A - 車両用駆動装置及び車両用駆動装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサの配置に関連して車両用駆動装置の小型化とともに、電流センサの配置構造に係る部品点数の低減を図る。【解決手段】回転電機と、回転電機が配置される第１収容室及び電力変換装置が配置される第２収容室を、隔壁部により仕切りつつ一体的に形成するケースと、隔壁部に取り付けられる端子台装置とを備え、端子台装置は、バスバーと、バスバーを流れる電流を検出する電流センサとを、絶縁材料により一体化した形態であり、バスバーは、一端が第１収容室において回転電機に接続され、他端が第２収容室において電力変換装置に接続される、車両用駆動装置が開示される。【選択図】 図２

Description

本開示は、車両用駆動装置及び車両用駆動装置の製造方法に関する。

回転電機と電力変換装置とを隣接した２つの収容室内に配置した車両用駆動装置において、電力変換装置と回転電機との間を電気的に接続するバスバーとともに、電流センサを、ケースの貫通孔に配置する技術が知られている。

特開２０２１－１８２８２７号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、電流センサの配置に関連して車両用駆動装置の小型化を図ることができるものの、電流センサの配置構造に係る部品点数の低減を図ることが難しい。

そこで、１つの側面では、本開示は、電流センサの配置に関連して車両用駆動装置の小型化とともに、電流センサの配置構造に係る部品点数の低減を図ることを目的とする。

１つの側面では、回転電機と、
前記回転電機が配置される第１収容室及び電力変換装置が配置される第２収容室を、隔壁部により仕切りつつ一体的に形成するケースと、
前記隔壁部に取り付けられ、前記回転電機を前記電力変換装置に電気的に接続する端子台装置とを備え、
前記端子台装置は、各相のバスバーと、各相の前記バスバーを流れる電流をそれぞれ検出する各相の電流センサとを、絶縁材料により一体化した形態であり、
各相の前記バスバーは、一端が前記第１収容室において前記回転電機に接続され、他端が前記第２収容室において前記電力変換装置に接続される、車両用駆動装置が提供される。

１つの側面では、本開示によれば、電流センサの配置に関連して車両用駆動装置の小型化とともに、電流センサの配置構造に係る部品点数の低減を図ることが可能となる。

本実施例による車両用駆動装置の概略的な断面図である。 車両用駆動装置における配線構造に係る部分の断面図である。 他の実施例による配線構造に係る部分の断面図である。 本実施例による車両用駆動装置の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 比較例による車両用駆動装置による組み付け方法の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。

図１は、本実施例による車両用駆動装置１００の概略的な断面図である。以下の説明では、Ｙ方向は、車両用駆動装置１００の使用状態での上下方向、すなわち、車両用駆動装置１００をその使用状態での向きに配置した場合の上下方向に対応する。そして、Ｙ１側及びＹ２側は、Ｙ方向に沿った上側及び下側に対応する。

車両用駆動装置１００が適用される車両は、回転電機１を駆動源として備える車両であればよく、電気自動車やハイブリッド車等であってよい。

車両用駆動装置１００は、各種構成要素を収容するケース２を備える。本実施例では、ケース２は、回転電機１や電力変換装置７０等を収容する。

ケース２は、複数のケース部材の組み合わせにより形成されてよい。以下の説明では、ケース２は、一例として、ケース部材２００と、カバー部材２０１と、インバータカバー部材２０３とを、接合して形成されるものとする。なお、接合方法は、ボルト等による締結であってよい。

ケース２は、モータケース部２１と、インバータケース部２４と、を一体化した形態で含む。ここで、「一体化した形態」とは、一体成形（例えば鋳造等）により一体化した形態を意味する。この場合、モータケース部２１及びインバータケース部２４は、一ピースであり、共通の隔壁部２９を有する。

なお、変形例では、ケース２は、他の駆動要素が収容されてもよい。例えば、回転電機１と車輪との間に配置されうる減速機構や差動歯車装置等が、ケース２内に収容されてもよい。

モータケース部２１は、回転電機１を収容するモータ収容室Ｓ１を形成する。モータケース部２１は、回転電機１の外形に対応した筒状の形態（例えば断面円形や断面多角形の形態）であってよい。回転電機１は、車両の駆動源として機能する。回転電機１は、例えば３相モータであり、インナロータ型であってよい。回転電機１は、例えばステータコア１２（図２参照）の外周面がモータケース部２１の内周面に径方向に当接されてもよい。

なお、モータケース部２１は、円筒状の外周部がすべて閉じている必要はない。例えば、ケース２内に減速機構や差動歯車装置（図示せず）が配置される構成では、モータケース部２１内の空間は、車輪と差動歯車装置の間の出力軸が配置される空間と連通してもよい。

インバータケース部２４は、モータケース部２１の上部等に配置される。インバータケース部２４は、電力変換装置７０を収容するインバータ収容室Ｓ４を形成する。

電力変換装置７０は、回転電機１と電源（図示せず）の間に電気的に接続される。電力変換装置７０は、モジュールの形態であってよく、ボルト等によってインバータケース部２４とモータケース部２１との間の隔壁部２９に固定されてよい。電力変換装置７０は、インバータ回路を構成する複数のスイッチング素子（パワー半導体素子、図示せず）や、インバータ回路を制御する制御装置が実装された制御基板（図示せず）と、平滑コンデンサ等を備えてよい。

このようにして本実施例では、ケース２は、回転電機１が配置されるモータ収容室Ｓ１及び電力変換装置７０が配置されるインバータ収容室Ｓ４（第２収容室）を、隔壁部２９により仕切りつつ一体的に形成する。

回転電機１と電力変換装置７０とは、配線構造９を介して電気的に接続される。配線構造９の詳細は後述する。

次に、図２以降を参照して、配線構造９の詳細とともに、水冷構造８０について説明する。

図２は、車両用駆動装置１００における配線構造９に係る部分の断面図である。図３は、他の実施例による水冷構造８０Ａに係る部分の断面図である。なお、図２及び図３は、図１のＱ２部に対応する部分の断面図に対応する。

本実施例では、配線構造９は、端子台装置９０と、インバータ側バスバー９２と、動力線９４とを含む。なお、動力線９４は、相ごとに、回転電機１のステータコイル１４から引き出され又は回転電機１のステータコイル１４の端部に接合される。

端子台装置９０は、端子台バスバー９１０と、電流センサ９２０とを、絶縁材料により一体化した形態である。すなわち、端子台装置９０は、端子台バスバー９１０、電流センサ９２０、及び絶縁材料部９３０を含む。絶縁材料部９３０は、例えば樹脂モールドにより形成される樹脂部であってよい。なお、変形例では、端子台装置９０は、端子台バスバー９１０及び電流センサ９２０に加えて、他の電子部品（例えばノイズフィルタ等）を絶縁材料により一体化した形態であってもよい。

端子台バスバー９１０は、３相のそれぞれごとに設けられる。端子台バスバー９１０は、例えば板状の導体の形態であり、上端部がインバータ側バスバー９２に接合され、下端部が動力線９４に接合される。なお、各接合は、ボルトＢＴ１、ＢＴ２等による締結により実現されてよい。

電流センサ９２０は、３相のそれぞれごとに設けられる。一の電流センサ９２０は、対応する相の端子台バスバー９１０を流れる電流を検出する。電流センサ９２０は、例えばコアレス型の電流センサであってもよい。コアレス型の電流センサ９２０は、磁気コアを有さない分だけ小型化が可能であり、端子台装置９０の小型化に寄与できる。電流センサ９２０は、例えば、一次導体、磁気センサ、及びＩＣ（例えばＡＳＩＣ：特定用途向け集積回路）を絶縁材料（例えば絶縁材料部９３０の一部）によりパッケージ化された形態であってもよい。

絶縁材料部９３０は、各端子台バスバー９１０及び各電流センサ９２０に接合し、これらを一体化する。絶縁材料部９３０は、各端子台バスバー９１０間の必要な絶縁距離を確保しつつ、各端子台バスバー９１０を保持する。なお、図２では、１つの端子台バスバー９１０だけが可視であり、紙面に垂直方向に３つの端子台バスバー９１０が重なっている。絶縁材料部９３０は、各端子台バスバー９１０の上端部及び下端部だけが露出する態様で、各端子台バスバー９１０を覆う。

端子台装置９０は、隔壁部２９に取り付けられる。具体的には、隔壁部２９には、モータ収容室Ｓ１及びインバータ収容室Ｓ４の間を連通させる貫通孔２９０が形成され、貫通孔２９０に端子台装置９０が嵌合される。

端子台装置９０は、隔壁部２９におけるインバータ収容室Ｓ４の表面に、ボルト等の締結具ＢＴ３により固定される。締結具は、軸方向に垂直な方向（例えば上下方向）に螺進する態様で締結されてよい。この場合、端子台装置９０は、インバータ収容室Ｓ４を利用して容易に組み付けることができる。

このようにして、端子台バスバー９１０とともに電流センサ９２０を含む端子台装置９０が隔壁部２９に配置されるので、電流センサ９２０を端子台装置とは別に配置する構成（例えば端子台装置と電力変換装置７０の間に電流センサを別途設ける構成）に比べて、効率的な配置を実現できる。これにより、電流センサ９２０の配置に関連して車両用駆動装置１００の小型化を図ることができる。

また、端子台装置９０は、電流センサ９２０を一体的に含むので、電流センサ９２０が端子台装置９０とは別体である場合に比べて、部品点数を低減できる。電流センサ９２０の配置に関連して車両用駆動装置１００の小型化とともに、電流センサ９２０の配置構造に係る部品点数の低減を図ることができる。

端子台装置９０は、好ましくは、軸方向に視て電流センサ９２０が隔壁部２９に重なる態様で、隔壁部２９に取り付けられる。この場合、隔壁部２９の厚み分を利用して電流センサ９２０の搭載スペースを確保でき、端子台装置９０の小型化を図ることが可能となる。その結果、電流センサ９２０の配置に関連して車両用駆動装置１００の更なる小型化を図ることができる。

端子台装置９０は、貫通孔２９０の側壁部２９２に対して密着するシール部材９４０を有する。シール部材９４０は、例えばＯリングの形態であり、モータ収容室Ｓ１とインバータ収容室Ｓ４との間をシールする。このような構成は、特にモータ収容室Ｓ１内に油が流れる場合（すなわち回転電機１が油冷である場合）に好適である。この場合、モータ収容室Ｓ１内の油がインバータ収容室Ｓ４内に進入することを防止できる。シール部材９４０は、例えば電流センサ９２０を囲繞するような電流センサ９２０に対する位置関係で、配置されてもよい。

図２に示す例では、水冷構造８０は、隔壁部２９には、冷却水が通る水路２９４が形成される。冷却水は、例えばウォーターポンプを介して循環し、ラジエータ（図示せず）を介して放熱することで、各冷却対象物から熱を奪う。

隔壁部２９には、回転電機１のステータコア１２が径方向に当接する。また、隔壁部２９には、電力変換装置７０（例えば電力変換装置７０のパワーモジュール）が、直接的に又は比較的高い熱伝導性を有する部材４０（例えば比較的高い熱伝導性を有するシート部材）を介して配置される。また、隔壁部２９には、上述したように端子台装置９０が結合される。このようにして、図２に示す構成によれば、隔壁部２９により回転電機１のステータコア１２、電力変換装置７０及び端子台装置９０の端子台バスバー９１０を冷却できる。

また、図２に示す構成によれば、隔壁部２９内の水路２９４は、電力変換装置７０と回転電機１に対して共通に設けられるので、電力変換装置７０内に別途水路を形成する必要がなく、効率的な水冷構造８０を実現できる。

図３に示す他の実施例では、水冷構造８０Ａは、インバータ収容室Ｓ４内に配置される水路形成部材８１０Ａを含む。水路形成部材８１０Ａには、水路２９４Ａが形成される。水路形成部材８１０Ａは、例えばプレートの形態であり、内部に水路２９４Ａが形成される。この場合、水路形成部材８１０Ａは、電力変換装置７０に直接的に又は比較的高い熱伝導性を有する部材４０（例えば比較的高い熱伝導性を有するシート部材）を介して接続されてよい。これにより、水路形成部材８１０Ａにより電力変換装置７０を効率的に冷却できる。

また、水路形成部材８１０Ａは、好ましくは、端子台装置９０に熱的に接続される。例えば、水路形成部材８１０Ａは、先端部（軸方向で端子台装置９０側の先端部）が端子台装置９０に、比較的高い熱伝導性を有する部材４２（例えば比較的高い熱伝導性を有するシート部材）を介して接続されてよい。これにより、水路形成部材８１０Ａにより端子台装置９０を効率的に冷却できる。

次に、図４を参照して、本実施例による車両用駆動装置１００の製造方法について説明する。

図４は、本実施例による車両用駆動装置１００の製造方法を示す概略的なフローチャートである。

本製造方法は、回転電機１、電力変換装置７０、ケース２、及び端子台装置９０を準備する工程（ステップＳ３０）を含む。

ついで、本製造方法は、ケース２内に回転電機１を組み付ける工程（ステップＳ３１）を含む。なお、この段階では、ケース２は、ケース部材２００の状態であり、カバー部材２０１及びインバータカバー部材２０３は、後述するステップＳ３６以降にケース部材２００に結合されてよい。

ついで、本製造方法は、ケース２内に端子台装置９０を組み付ける工程（ステップＳ３２）（取付工程の一例）を含む。端子台装置９０は、上述したように、ケース２のインバータ収容室Ｓ４内から組み付けることができる。また、端子台装置９０は、インバータ収容室Ｓ４内において締結具ＢＴ３により締結できる。

ついで、本製造方法は、ケース２内に電力変換装置７０を組み付ける工程（ステップＳ３３）を含む。

ついで、本製造方法は、電力変換装置７０からのインバータ側バスバー９２に端子台装置９０の端子台バスバー９１０の上端部をボルトＢＴ１により締結するとともに、回転電機１のステータコイル１４からの動力線９４に端子台装置９０の端子台バスバー９１０の下端部をボルトＢＴ２により締結する（ステップＳ３４）。

このようにして本製造方法によれば、ケース２に対して端子台装置９０を組み付けることで、電流センサ９２０の組み付けを実現できる。また、本製造方法によれば、ケース２に対して端子台装置９０及び電力変換装置７０をそれぞれ独立して組み付けることができる。

次に、図５に示す比較例を対比的に参照することで、本実施例の効果を更に説明する。

図５は、比較例による車両用駆動装置１００’による組み付け方法の説明図である。

比較例による車両用駆動装置１００’は、本実施例による車両用駆動装置１００に対して、ケース２’が異なり、具体的には、電力変換装置７０を収容するインバータケース部２４’が、回転電機１を収容するモータケース部２１’とは別体である点が主に異なる。この場合、インバータケース部２４’に端子台バスバー９１０’等を組み付けたサブアセンブリ状態で、インバータケース部２４’をモータケース部２１’に締結することで、組み付けが完了する。

また、このような比較例では、本実施例とは異なり、端子台バスバー９１０’と蓋部材９４０’と電流センサ９２０’とが別体である。従って、本比較例では、部品点数が本実施例により多くなる点等で不利である。

このような比較例では、インバータケース部２４’をモータケース部２１’に対して位置決めして組み付けることに起因して、端子台バスバー９１０’と動力線９４との間の位置決め精度が低下しやすい。すなわち、端子台バスバー９１０’の下端部と動力線９４との間の位置決め精度に、モータケース部２１’に対するインバータケース部２４’の位置決め精度が影響し、端子台バスバー９１０’の下端部と動力線９４との間の位置決め精度が低下しやすい。

これに対して、本実施例によれば、端子台装置９０を電力変換装置７０とは別にケース２に組み付けられるので、端子台装置９０の端子台バスバー９１０の上端部及び下端部の各位置精度を高めることができる。すなわち、端子台装置９０の端子台バスバー９１０の上端部及び下端部の各位置精度は、例えば端子台装置９０の締結部（締結具ＢＴ３による締結部）を基準として管理できる。この場合、端子台装置９０の締結部と端子台バスバー９１０の上端部及び下端部との間の位置関係を精度良く管理できることから、端子台装置９０の端子台バスバー９１０の上端部及び下端部の各位置精度を高めることができる。この結果、端子台バスバー９１０とインバータ側バスバー９２及び動力線９４との間の位置決め精度を高めることができ、位置決め精度が良好でないときに生じうる不都合（例えば締結部の応力集中）を防止できる。

また、図５に示すような比較例では、電力変換装置７０’用の水路２９４Ａ’と、回転電機１用の水路２９４’と接続するための水路構造（図示せず）が必要となり、部品点数や製造性の観点から不利となる。この点、図２に示すような本実施例によれば、水路２９４を共通化して、かかる不都合を低減できる。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

１・・・回転電機、２・・・ケース、２９・・・隔壁部、２９０・・・貫通孔、２９４・・・水路、７０・・・電力変換装置、８１０Ａ・・・水路形成部材、９０・・・端子台装置、９１０・・・端子台バスバー（バスバー）、９２０・・・電流センサ、９３０・・・絶縁材料部（絶縁材料）、９４０・・・シール部材、１００・・・車両用駆動装置、Ｓ１・・・モータ収容室（第１収容室）、Ｓ４・・・インバータ収容室（第２収容室）、ＢＴ３・・・締結具

Claims (6)

1. 回転電機と、
   前記回転電機が配置される第１収容室及び電力変換装置が配置される第２収容室を、隔壁部により仕切りつつ一体的に形成するケースと、
   前記隔壁部に取り付けられ、前記回転電機を前記電力変換装置に電気的に接続する端子台装置とを備え、
   前記端子台装置は、各相のバスバーと、各相の前記バスバーを流れる電流をそれぞれ検出する各相の電流センサとを、絶縁材料により一体化した形態であり、
   各相の前記バスバーは、一端が前記第１収容室において前記回転電機に接続され、他端が前記第２収容室において前記電力変換装置に接続される、車両用駆動装置。
2. 前記隔壁部には冷却水が通る水路が形成され、
   前記回転電機、前記電力変換装置、及び各相の前記バスバーは、前記隔壁部により冷却される、請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 前記第２収容室に配置され、冷却水が通る水路を有する板状の水路形成部材を更に備え、
   前記水路形成部材は、前記端子台装置に熱的に接続され、
   前記電力変換装置及び各相の前記バスバーは、前記水路形成部材により冷却される、請求項１に記載の車両用駆動装置。
4. 前記隔壁部は、前記第１収容室及び前記第２収容室の間を連通させる貫通孔であって、前記端子台装置が嵌合される貫通孔を有し、
   前記端子台装置は、前記貫通孔の側壁部に対して密着するシール部材を有する、請求項１に記載の車両用駆動装置。
5. 前記端子台装置は、前記隔壁部における前記第２収容室側に、締結具により固定される、請求項１に記載の車両用駆動装置。
6. 回転電機及び電力変換装置を準備する工程と、
   前記回転電機が配置される第１収容室及び前記電力変換装置が配置される第２収容室を、隔壁部により仕切りつつ一体的に形成するケースを準備する工程と、
   各相のバスバーと、各相の前記バスバーを流れる電流をそれぞれ検出する各相の電流センサとを、絶縁材料により一体化した形態の端子台装置を準備する工程と、
   前記隔壁部に前記端子台装置を取り付ける取付工程と、
   前記取付工程とは別に実行され、前記第２収容室に収まるように前記ケースに前記電力変換装置を組み付ける工程と、
   各相の前記バスバーと前記電力変換装置とを電気的に接続する工程とを備える、車両用駆動装置の製造方法。