(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-23
(45)【発行日】2023-10-31
(54)【発明の名称】インバーター装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20231024BHJP
【FI】
H02M7/48 Z
(21)【出願番号】P 2019147108
(22)【出願日】2019-08-09
【審査請求日】2022-07-29
(73)【特許権者】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100183689
【氏名又は名称】諏訪 華子
(74)【代理人】
【識別番号】110003649
【氏名又は名称】弁理士法人真田特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100092978
【氏名又は名称】真田 有
(72)【発明者】
【氏名】寺尾 公伸
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 直樹
(72)【発明者】
【氏名】晒野 文明
(72)【発明者】
【氏名】森本 陽介
【審査官】町田 舞
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-110672(JP,A)
【文献】特開2008-118753(JP,A)
【文献】特開2017-184523(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2019/0061504(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02M 7/42-7/98
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の左右輪を駆動する左モーター及び右モーターに駆動用電力を供給するインバーター装置であって、
冷媒が流通する冷却通路を内蔵するとともに、コンデンサー及び半導体モジュールが取り付けられるベースプレートと、
前記冷却通路に連通して前記冷却通路内に前記冷媒を流通させる流路を内蔵し、前記コンデンサーまたは前記半導体モジュールを覆うように前記ベースプレートに固定されるカバー部材とを備え
、
前記ベースプレートが、前記冷却通路内に前記冷媒を流入する複数の入口穴と、前記冷却通路内から前記冷媒を流出する複数の出口穴とを有し、
前記流路が、前記カバー部材の内部に延設され一端が冷媒配管と接続される内部流路と、前記カバー部材の前記ベースプレートと固定される固定面に溝状に凹設され複数の前記入口穴または複数の前記出口穴と接続される接続流路とを有し、
前記内部流路が、前記接続流路の延在方向の中央に接続される
ことを特徴とする、インバーター装置。
【請求項2】
前記入口穴及び前記出口穴は、前記ベースプレートの面から突出される筒状部を有し、
前記接続
流路内に前記筒状部が嵌合されることで、前記入口穴及び前記出口穴と前記接続流路とが接続される
ことを特徴とする、請求項
1記載のインバーター装置。
【請求項3】
前記内部流路が、上流側の前記冷媒配管と接続され前記冷却通路に向かって前記冷媒を流通させる入口路と、下流側の前記冷媒配管と接続され前記冷却通路から戻ってきた前記冷媒を流通させる出口路とを含み、
前記接続流路が、前記入口路の下流端に位置して複数の前記入口穴に流入する前記冷媒が分岐する入口分岐路と、前記出口路の上流端に位置して複数の出口穴から流出した前記冷媒が合流する出口合流路とを含む
ことを特徴とする、請求項
1または2記載のインバーター装置。
【請求項4】
前記半導体モジュールが、前記左モーター及び前記右モーターの一方に駆動電力を供給する第一モジュールと、前記第一モジュールに並置されて他方に駆動電力を供給する第二モジュールとを有し、
前記冷却通路が、上面視で前記ベースプレートの前記第一モジュール及び前記第二モジュールの各々に重なる位置に並んで形成された第一冷却通路及び第二冷却通路を含み、
前記入口穴及び前記出口穴が、それぞれ前記第一冷却通路及び前記第二冷却通路の各々に対して一対で設けられ、
前記入口分岐路及び前記出口
合流路が、それぞれ一対の前記入口穴及び一対の前記出口穴に接続される
ことを特徴とする、請求項
3記載のインバーター装置。
【請求項5】
前記内部流路と前記接続流路とが、上下に隣接して平行に配置される
ことを特徴とする、請求項
1~4のいずれか1項に記載のインバーター装置。
【請求項6】
前記ベースプレートが、前記左モーター及び前記右モーターの各々が内装される左右のモーターハウジングの間に橋架された状態で固定され、
前記コンデンサー及び前記コンデンサーを覆うように取り付けられる前記カバー部材が、前記ベースプレートの前記左モーター及び前記右モーターに近い一面に取り付けられるとともに、前記左モーター及び前記右モーターの間に配置され、
前記カバー部材が、その前端が前記ベースプレートの前端と面一となるように延設され、
前記内部流路が、前記カバー部材の前端における前面で開放されて前記冷媒配管に接続される
ことを特徴とする、請求項
1~5のいずれか1項に記載のインバーター装置。
【請求項7】
前記カバー部材の前記ベースプレートとの接合面において前記接続流路を囲繞する溝状に凹設され、前記接続流路の内外を封止するシール部材が嵌装される環状溝を備える
ことを特徴とする、請求項
1~6のいずれか1項に記載のインバーター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の左右輪を駆動するモーターに駆動用電力を供給するインバーター装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両の左右輪を駆動するモーター(電動機)に駆動用電力を供給するインバーター装置が知られている。例えば、左右輪の各々に個別のモーターを接続し、左右輪を互いに独立して駆動できるようにしたものが提案されている。このような駆動装置が搭載された車両においては、左右のモーターの駆動力を相違させることで、左右輪に回転数差やトルク差を生じさせることができる。これにより、車両の旋回性能や旋回時の車体安定性が改善されうる(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載の技術では、インバーター装置を減速機やモーターのケースと一体化させた構造を採用している。このような構造においては、モーターやインバーター装置で発生した熱が駆動装置内にこもりやすく、駆動装置の冷却性を向上させにくいという課題がある。このような課題に対し、インバーター装置をモーターから離隔した位置に配置し、各々で発生した熱を分散させることで冷却性を向上させることも考えられる。しかしながら、インバーター装置とモーターとの間を接続する給電ライン(例えば給電ケーブルやバスバーなど)が長くなり、電気抵抗が増加してしまう。また、装置全体のサイズが大きくなり、空間利用効率が低下してしまう。
【0005】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、コンパクトかつ簡素な構成で冷却性を改善できるようにしたインバーター装置を提供することである。なおこの目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
開示のインバーター装置は、車両の左右輪を駆動する左モーター及び右モーターに駆動用電力を供給するものである。このインバーター装置は、冷媒が流通する冷却通路を内蔵するとともに、コンデンサー及び半導体モジュールが取り付けられるベースプレートと、冷却通路に連通して冷却通路内に冷媒を流通させる流路を内蔵し、コンデンサーまたは半導体モジュールを覆うようにベースプレートに固定されるカバー部材とを備える。また、前記ベースプレートが、前記冷却通路内に前記冷媒を流入する複数の入口穴と、前記冷却通路内から前記冷媒を流出する複数の出口穴とを有し、前記流路が、前記カバー部材の内部に延設され一端が冷媒配管と接続される内部流路と、前記カバー部材の前記ベースプレートと固定される固定面に溝状に凹設され複数の前記入口穴または複数の前記出口穴と接続される接続流路とを有し、前記内部流路が、前記接続流路の延在方向の中央に接続される。
【発明の効果】
【0007】
冷媒の流路を内部に有するカバー部材でベースプレート上のコンデンサー,半導体モジュールを覆うことで、コンパクトかつ簡素な構成でインバーター装置の冷却性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】実施形態としてのインバーターを含む駆動装置の分解斜視図である。
【
図3】駆動装置の内部構造を説明するための断面図である。
【
図4】インバーターのベースプレート及び下面カバーの分解斜視図である。
【
図5】ベースプレート内における冷媒の流れを説明するための上面図である。
【
図7】(A)は入口路の延在方向に沿ってインバーターを切断したときの縦断面図、(B)は出口路の延在方向に沿ってインバーターを切断したときの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[1.構成]
以下、図面を参照して実施形態としてのインバーター4を含む車両の駆動装置10について説明する。この駆動装置10は、車両の左右輪間に介装される。駆動装置10は、左右輪の駆動/制動力(駆動/制動トルク)の大きさを能動的に制御することでヨーモーメントの大きさを調節し、車両の姿勢を安定させる機能をもつ。
図1~
図3に示すように、駆動装置10には、左モーター1,右モーター2,ギアボックス3,インバーター4(インバーター装置)が含まれる。なお、図中の前後左右上下は、駆動装置10が搭載された車両の運転者を基準にして定められる方向を表す。
【0010】
左モーター1は車両の左輪に駆動力を伝達する電動機であり、右モーター2は車両の右輪に駆動力を伝達する電動機である。左モーター1は、少なくとも左輪軸27に繋がる動力伝達経路に接続(または介装)される。同様に、右モーター2は、少なくとも右輪軸28に繋がる動力伝達経路に接続(または介装)される。左モーター1及び右モーター2は、他の駆動用モーターやエンジンが搭載される電気自動車及びハイブリッド自動車においては、少なくとも左右輪の駆動/制動力を増減させることで旋回力を発生させるヨーモーメント生成源として機能する。他の駆動用モーターが搭載されない電気自動車においては、上記の機能に加えて、車両の駆動源としての機能を併せ持つ。
【0011】
以下、左モーター1と右モーター2とを区別する必要がない場合には、単にモーター1,2とも表記する。本実施形態のモーター1,2はシンクロナスモーター(同期型交流電動機)であり、互いに独立して作動しうる。また、モーター1,2は、電動機だけでなく発電機としての機能を併せ持つ。モーター1,2を作動させるための電力は、車両に搭載される走行用バッテリーや車載発電システム(ジェネレーター,燃料電池,ディーゼル発電システムなど)から供給される。なお、同期モーターの代わりに、他の交流モーター(誘導モーター,整流子モーター)や直流モーターを使用してもよい。
【0012】
図2,
図3に示すように、左右のモーター1,2は車両の正面視で左右対称な構造を持つ。右モーター2の内部構造は、左モーター1と左右対称であることを除いてほぼ同一である。モーター1,2の外装はモーターハウジング11とモーターカバー12との二部材に分割されている。それぞれのモーター1,2の回転軸Cは同軸とされる。また、モーター1,2の内部には、ステーター23,ローター24,モーター軸25が内蔵される。
【0013】
ステーター23は、例えば絶縁鋼板を積層してなる積層鉄心にコイルを巻き付けた構造を持ち、モーターハウジング11に固定される固定子である。ステーター23は、円筒面をなすように、所定の軸を中心として複数箇所に分散して配置される。ローター24は、例えば絶縁鋼板を積層してなる積層鉄心に永久磁石を内挿した円筒状の回転子である。ローター24は、ステーター23の回転軸Cと同心の状態でその内側に遊挿され、軸状のモーター軸25に固定される。モーター軸25は、モーターハウジング11やモーターカバー12に対してベアリング(不図示)を介して軸支される。ステーター23に通電される交流電力の周波数を変更することで、ステーター23の内側における磁界の回転速度が変化し、ローター24及びモーター軸25の角速度が変更される。モーター軸25の一端は、ギアボックス3に内蔵された歯車機構26に接続される。
【0014】
モーターハウジング11は、ステーター23やローター24など、モーター1,2の主要部品を収容するものである。モーターハウジング11の形状は、ステーター23やローター24が内装されうる筒状であって、二つの開口部を有する形状とされる。モーターハウジング11は、二つの開口部が左右を向く姿勢でギアボックス3に取り付けられる。また、モーターハウジング11は、ギアボックス3に取り付けられたときに、ギアボックス3の上端よりも上方に突出する形状とされる。これにより、ギアボックス3の上方には、左右のモーター1,2とギアボックス3とで囲まれた凹部8が形成される。二つの開口部のうち、駆動装置10の左右両端側に位置する片方は、モーターカバー12が取り付けられて閉塞される。もう片方の開口部は、ギアボックス3の内部と連通状態になるようにギアボックス3の側面に接合される。
【0015】
モーターカバー12は、モーターハウジング11の開口部のうち、車両の幅方向外側の側面(左モーター1の左側面と右モーター2の右側面)を閉塞するものである。モーターカバー12の取付構造には、公知の取付構造を採用することができる。例えば、
図2,
図3に示すようにフランジ19,20を形成し、これらを接合させて固定してもよい。フランジ19,20は、モーターハウジング11及びモーターカバー12の開口端から開口面に沿って外側に延設される。フランジ19,20を面接触させた状態で締結固定(または溶接固定)することで、モーターハウジング11に対するモーターカバー12の取付箇所における、モーター1,2の密封性が向上する。
【0016】
ギアボックス3は、左モーター1と右モーター2との間に挟装される駆動力伝達装置である。ギアボックス3は、外装をなすギアボックスハウジング13とこれに内蔵された歯車機構26とを有する。さらに、ギアボックス3は、モーターハウジング11に対して、モーター1,2の径方向に前方かつ下方にオフセットして配置される。歯車機構26は、少なくとも左モーター1と右モーター2とのトルク差を増幅する機構である。本実施形態の歯車機構26には、左輪軸27と右輪軸28との間に駆動/制動差を生じさせるための機構(例えば差動歯車機構や遊星歯車機構など)が含まれる。また、歯車機構26には、車両の左輪に繋がる左輪軸27と、右輪に繋がる右輪軸28とが接続される。
【0017】
モーターカバー12及びギアボックスハウジング13の取付構造は、モーターハウジング11及びモーターカバー12と同様の構造を採用することができる。例えば、
図2,
図3に示すようにフランジ21,22を形成し、これらを接合させて固定してもよい。フランジ21,22は、モーターカバー12及びギアボックスハウジング13の開口端から開口面に沿って外側に延設される。フランジ21,22を面接触させた状態で締結固定(または溶接固定)することで、これらの接合面における密封性が向上する。
【0018】
インバーター4は、直流回路の電力(直流電力)とモーター1,2が介装される交流回路の電力(交流電力)とを相互に変換する変換器(DC-ACインバーター)である。インバーター4は、直流電力を交流電力に変換することで左モーター1及び右モーター2の双方に駆動用電力を供給する機能を持つ。モーター1,2の力行時には、直流電力がインバーター4で交流電力に変換されて、モーター1,2に供給される。モーター1,2の発電時には、モーター1,2側で生成される交流電力がインバーター4で直流電力に変換される。インバーター4とモーター1,2との間は、三相交流の導電部材(給電ケーブルやバスバーなどの給電ライン)で接続される。
【0019】
インバーター4には、ベースプレート5,コンデンサー6,半導体モジュール7が含まれる。ベースプレート5は、左モーター1,右モーター2の各々に固定される矩形板状の部材(土台板,base plate)である。ベースプレート5は、熱抵抗の低い素材で形成される。コンデンサー6及び半導体モジュール7は、ベースプレート5に対して取り付けられる。
図1に示す例では、コンデンサー6がベースプレート5の下面側に固定されるとともに、半導体モジュール7がベースプレート5の上面側に固定されている。
【0020】
コンデンサー6は、モーター1,2に供給される電力を平滑化するための電子部品である。インバーター4が電流制御型のインバーターである場合、コンデンサー6は、例えばインバーター4で変換された交流電力の給電ラインに介装される。コンデンサー6が介装された回路で三相交流の給電ラインの各相を連結することで、それぞれのコンデンサー6が一種のフィルターとして機能し、電流が安定する。インバーター4が電圧制御型のインバーターである場合には、直流電力の入力側にコンデンサー6を介装することで、電圧が安定する。
【0021】
半導体モジュール7は、基板(電子回路用基板,substrate)上に複数のスイッチング素子やダイオードなどを含む三相ブリッジ回路を形成してなるパワーモジュールである。各スイッチング素子の接続状態を断続的に切り替えることで、三相の交流電力が生成される。スイッチング素子には、サイリスタ,IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)などの半導体素子が用いられる。
【0022】
図1に示すように、インバーター4に内蔵される半導体モジュール7には、前方モジュール29(第一モジュール)と後方モジュール30(第二モジュール)とが含まれる。前方モジュール29は、右モーター2に供給される交流電力を生成し、後方モジュール30は、左モーター1に供給される交流電力を生成する。これらのモジュール29,30は個別に動作しうる半導体モジュール7であり、ベースプレート5の上面で前後に対をなすように並置される。後方モジュール30は、前方モジュール29とほぼ同一形状であり、上下方向に延在する所定の鉛直軸Vについて前方モジュール29と二回対称の回転対称位置に配置される。
【0023】
ベースプレート5の上面には上面カバー14が取り付けられ、下面には下面カバー15(カバー部材)が取り付けられる。下面カバー15は、ベースプレート5の表面のうち、モーター1,2に近い一面(モーター1,2に対向する面)に固定される。これに対し、上面カバー14は、その裏面(モーター1,2に対向しない面)に固定される。また、少なくとも下面カバー15には、冷媒が流通する流路35~38が内蔵される。流路35~38については後述する。
【0024】
図3に示すように、上面カバー14は、内部に半導体モジュール7を収容しうる大きさの容器状に形成され、半導体モジュール7を覆うようにベースプレート5に固定される。また、下面カバー15は、内部にコンデンサー6を収容しうる大きさの容器状に形成され、コンデンサー6を覆うようにベースプレート5に固定される。本実施形態の下面カバー15は、
図3に示すように、ベースプレート5との間に十分な大きさのコンデンサー室39が確保される容器状に形成される。半導体モジュール7は、ベースプレート5と上面カバー14とで囲まれる空間内に配置される。また、コンデンサー6は、ベースプレート5と下面カバー15とで囲まれるコンデンサー室39の内側に配置される。これらの上面カバー14,下面カバー15は、熱抵抗の低い素材で形成される。
【0025】
ベースプレート5の内部には、冷媒が流通する二つの冷却通路31,33(第一冷却通路、第二冷却通路)が内蔵される。二つの冷却通路31,33のうち、前方側に位置する前方冷却通路31(第一冷却通路)は、インバーター4の上面視において、少なくとも前方モジュール29に重なる位置に配置される。また、二つの冷却通路31,33のうち、後方側に位置する後方冷却通路33(第二冷却通路)は、インバーター4の上面視において、少なくとも後方モジュール30に重なる位置に配置される。前方冷却通路31及び後方冷却通路33は、インバーター4の上面視で前後に並んで形成され、互いに前後対称となるように配置される。前後対称の対称面は、例えば
図5に示す鉛直軸Vとモーター1,2の回転軸Cとを含む平面(
図5の紙面に対して垂直な平面)である。
【0026】
上記のような構造により、前方モジュール29の下面側が前方冷却通路31を流れる冷媒によって効率的に冷却されるとともに、後方モジュール30の下面側が後方冷却通路33を流れる冷媒によって効率的に冷却される。本実施形態の冷却通路31,33は、上面視で四角形に形成される。言い換えれば、冷却通路31,33は、ベースプレート5に内蔵された直方体の空洞として形成される。
【0027】
インバーター4は、左モーター1と右モーター2との間に橋架された状態で固定される。例えば
図2,
図3に示すように、インバーター4は、車両の幅方向左端部を左モーター1の上に載置し、かつ、右端部を右モーター2の上に載置した姿勢で取り付けられる。インバーター4は、左右のモーター1,2間に橋渡しされた状態となる。ベースプレート5でモーター1,2を固定することで、モーター1,2の制振性や静粛性が向上する。
【0028】
インバーター4の一部は、左モーター1と右モーター2とギアボックス3とで囲まれた凹部8の内側において、少なくともギアボックス3に対して所定の間隔をあけて配置される。好ましくは、モーター1,2との固定箇所以外の部分に対しても間隔をあけて配置される。これにより、インバーター4は、ギアボックス3の上方に浮いた状態となる。ギアボックス3とインバーター4とに挟まれた空間には、車両の走行時に走行風が通過しうる。したがって、モーター1,2,ギアボックス3,インバーター4が空冷されやすくなり、駆動装置10の冷却性能が向上する。
【0029】
図2,
図3に示す例では、凹部8の内側にコンデンサー6と下面カバー15とが配置される。これにより、コンデンサー6が効率よく冷却されることになり、モーター1,2に供給される交流電力の電流や電圧が安定しやすくなる。また、下面カバー15の内部を流れる冷媒が効率的に冷却されることから、ベースプレート5や半導体モジュール7についても効率よく冷却され、モーター1,2に供給される交流電力の電流や電圧が安定しやすくなる。
【0030】
図2,
図3に示すように、インバーター4は、正面視において左右のフランジ19,20の間に配置される。左モーター1のフランジ19,20は、左モーター1に内蔵されたステーター23及びローター24の車幅方向の中心位置よりも左側に配置される。同様に、右モーター2のフランジ19,20は、右モーター2に内蔵されたステーター23及びローター24の車幅方向の中心位置よりも右側に配置される。これにより、既存の駆動装置10と比較して、フランジ19,20の位置が車幅方向の外側に移動し、インバーター4を取り付けるためのスペースが確保される。また、左右のフランジ19,20間にインバーター4を配置することで、駆動装置10の高さ寸法がコンパクトになり、車両搭載性が改善される。
【0031】
本実施形態のインバーター4は、モーター1,2の上面に対して複数のボス9を介して固定具(例えばボルト,圧入ピンなど)で締結固定される。ボス9は、モーター1,2の各々において、モーターハウジング11の外表面から上方に向かって突設される。ボス9の概形は上下方向に延在する筒軸を有する円筒状とされ、その頂面には固定具と嵌合する軸穴が設けられる。複数のボス9を設けることで、モーターハウジング11の外表面に載置されるインバーター4の固定姿勢が安定する。なお、ボス9の数は少なくともモーター1,2の各々に一つ以上設ければよいが、安定性を考慮してモーター1,2の各々に二つ以上設けてもよい。
【0032】
図4,
図6,
図7(A), (B)に示すように、下面カバー15は、その前端がベースプレート5の前端と面一(同一平面状)になるように延設される。下面カバー15の内部には、ベースプレート5内の冷却通路31,33に連通する流路35~38として、内部流路35,37と接続流路36,38とが内蔵される。内部流路35,37の各々は、接続流路36,38に対して上下に隣接して平行に配置される。内部流路35,37とは、下面カバー15の内部に延設された冷媒の流路である。これに対し、接続流路36,38とは、下面カバー15の固定面(ベースプレート5の下面に当接する面)にて溝状に凹設された冷媒の流路である。接続流路36,38が凹設された面をベースプレート5の表面に面接触させることで、接続流路36,38とベースプレート5の下面との間に溝状の空間が形成される。なお、接続流路36,38に対応するように、ベースプレート5の下面にも溝状の凹部を形成してもよい。
【0033】
内部流路35,37には、入口路35と出口路37とが含まれる。入口路35は、ベースプレート5に向かって冷媒を流通させる流路であり、冷却通路31,33よりも上流側の流路となる。一方、出口路37は、ベースプレート5から戻ってきた冷媒を流通させる流路であり、冷却通路31,33よりも下流側の流路となる。入口路35及び出口路37は、前後方向かつほぼ水平に延設される。入口路35及び出口路37の形状は、ほぼ直線状とされる。これにより、冷媒が短い距離で冷却通路31,33まで供給されることになり、インバーター4の冷却性が向上する。なお、入口路35の上流端及び出口路37の下流端は、下面カバー15の前端における前面で開放され、これらに冷媒配管43が接続される。
【0034】
接続流路36,38には、入口分岐路36と出口合流路38とが含まれる。入口分岐路36は、入口路35の下流端に接続され、出口合流路38は、出口路37の上流端に接続される。入口分岐路36,出口合流路38の延在方向は前後方向である。入口路35は、入口分岐路36における延在方向の中央(前後方向の中央)に接続され、出口路37は、出口合流路38における延在方向の中央(前後方向の中央)に接続される。
【0035】
図4,
図5に示すように、ベースプレート5の下面には、一対の入口穴32と一対の出口穴34とが穿孔される。一対の入口穴32は、前方冷却通路31と後方冷却通路33との各々に対して一つずつ接続される。一対の出口穴34も、前方冷却通路31と後方冷却通路33との各々に対して一つずつ接続される。入口穴32は、前方冷却通路31及び後方冷却通路33の各々を個別に入口分岐路36に接続している。同様に、出口穴34は、前方冷却通路31及び後方冷却通路33の各々を個別に出口合流路38に接続している。
図7(A), (B)に示すように、冷媒は入口穴32から冷却通路31,33の各々へと分岐して流入した後に合流し、出口穴34から流出する。
【0036】
入口穴32の位置は、入口分岐路36の両端部近傍であって、冷却通路31,33の四隅近傍に設定される。同様に、出口穴34の位置は、出口合流路38の両端部近傍であって、冷却通路31,33の四隅近傍に設定される。好ましくは、
図5に示すように、入口穴32と出口穴34とが前方冷却通路31及び後方冷却通路33の各々において上面視で対角に配置される。ここでいう対角の配置とは、対角線をなすように、四角形の隣り合っていない頂点の近傍に入口穴32と出口穴34とを配置することを意味する。このような配置により冷媒が対角線に沿った方向に流通しやすくなり、冷媒の運動に乱れや渦が生じにくくなる。
【0037】
入口路35を通過した冷媒は、入口分岐路36の延在方向に沿って前後方向に分岐した後に、ベースプレート5の冷却通路31,33の内部へと流通する。前方冷却通路31の内部においては、
図5中に白抜き矢印で示すように、冷媒が右上から左下へとよどみなく流れる。また、後方冷却通路33の内部においては、冷媒が左上から右下へとよどみなく流れる。これらの冷却通路31,33を通過した冷媒は、出口合流路38の延在方向に沿って合流した後、出口路37から排出される。
【0038】
図6に示すように、入口路35と入口分岐路36との接続箇所は、上面視で複数の入口穴32の中心(入口分岐路36の中心部近傍)に配置される。これにより、接続箇所から二つの入口穴32までの距離が等しくなり、冷媒が二つの冷却通路31,33に対して均等に流れやすくなる。また、出口路37と出口合流路38との接続箇所は、上面視で複数の出口穴34の中心(出口合流路38の中心部近傍)に配置される。これにより、二つの出口穴34から接続箇所までの距離が等しくなり、冷媒が均等に流れやすくなる。
【0039】
本実施形態では、入口路35の長さL
1と出口路37の長さL
3とが同一になるように、入口路35及び出口路37が形成される。一方、入口路35から二つの入口穴32へと分岐する冷媒の流路長の合計L
2は、二つの出口穴34から出口路37へと合流する冷媒の流路長の合計L
4よりも短く形成される。言い換えれば、
図6に示すように、入口分岐路36が出口合流路38よりも短く形成される。これにより、冷媒の流通方向を逆にした場合と比較して、より低温の冷媒が冷却通路31,33の内部に供給されることになり、インバーター4の冷却性が向上する。
【0040】
図7(A), (B)に示すように、入口穴32,出口穴37のそれぞれには筒状部44が設けられる。入口穴32に設けられる筒状部44は、入口穴32と同径の筒状に形成され、出口穴37に設けられる筒状部44は、出口穴32と同径の筒状に形成される。これらの筒状部44は、接続経路36,38に嵌合するようになっている。下面カバー15の接続流路36,38に筒状部44を嵌合させることで、入口穴32及び出口穴37と接続流路36,38とが接続される。
【0041】
図4,
図6,
図7(A), (B)に示すように、下面カバー15の上面には、接続流路36,38を囲繞する環状溝41と、コンデンサー室39を囲繞する第二環状溝42とが設けられる。これらの環状溝41,42は、下面カバー15の固定面(ベースプレート5の下面に当接する面)において溝状に凹設された部位である。環状溝41,42にはシール部材40(Oリング)が嵌装される。環状溝41に嵌装されるシール部材40は、接続流路36,38の内外を封止するように機能し、第二環状溝42に嵌装されるシール部材40は、コンデンサー室39の内外を封止するように機能する。
【0042】
[2.作用・効果]
(1)上述の実施形態では、ベースプレート5に固定されたコンデンサー6の周囲が下面カバー15で被覆され、下面カバー15の内部に冷媒の流路35~38が形成される。このような構成により、コンデンサー6を効率よく冷却することができ、インバーター4の冷却性を高めることができる。したがって、コンパクトかつ簡素な構成で、インバーター4の冷却性を高めることができる。
【0043】
(2)上述の実施形態では、
図7(A), (B)に示すように、下面カバー15の内部に内部流路35,37と接続流路36,38とが内蔵される。内部流路35,37は、接続流路36,38の延在方向の中央に接続される。これにより、例えば入口分岐路36に対する入口路35の接続点から二つの入口穴32までの距離を均等にすることができる。あるいは、二つの出口穴34から出口合流路38に対する出口路37の接続点までの距離を等しくすることができる。これにより、前方冷却通路31を流れる冷媒の圧力損失と、後方冷却通路33を流れる冷媒の圧力損失とをほぼ同一にすることができ、二つの半導体モジュール7を偏りなく冷却することができる。したがって、インバーター4の冷却性を高めることができる。
【0044】
また、内部流路35,37の端部に接続流路36,38を接続することで、ベースプレート5側の流路に対して均等に冷媒を供給することができ、インバーター4の冷却性を高めることができる。また、接続流路36,38を溝状に凹設することで、ベースプレート5と下面カバー15との固定面を冷媒の流路として利用することができ、簡素な構成でインバーター4の冷却性能を向上させることができる。
【0045】
(3)上述の実施形態では、入口穴32,出口穴37のぞれぞれに筒状部44が設けられ、筒状部44が接続経路36,38に嵌合している。このような構造により、冷媒の流路35~38の一部を利用して、ベースプレート5に下面カバー15を固定する際の位置決めをすることができ、インバーター4の組付け性を改善することができる。
【0046】
(4)
図7(A), (B)に示すように、下面カバー15の内部には、入口路35,入口分岐路36,出口路37,出口合流路38が設けられる。このように、ベースプレート5に向かう冷媒の流れを入口分岐路36で分岐させることで、ベースプレート5の各所に冷媒を供給することが容易となり、ベースプレート5の冷却性を高めることができる。また、ベースプレート5から戻ってきた冷媒を出口合流路38で合流させることで、冷媒の流れを再びまとめることが容易となり、下面カバー15の構造を簡素にすることができ、下面カバー15のサイズをコンパクトにすることができる。
【0047】
(5)上述の実施形態では、
図5に示すように、前方冷却通路31,後方冷却通路33の各々に個別の入口穴32と個別の出口穴34とが設けられる。このような構成により、前方冷却通路31と後方冷却通路33とのそれぞれに均等に冷媒を供給することができ、インバーター4の冷却性を高めることができる。また、入口穴32及び出口穴34は、上面視で対角に配置されるため、冷却通路31,33内で冷媒をよどみなく流通させることができる。したがって、インバーター4の冷却性をさらに高めることができる。
【0048】
また、複数の入口穴32と複数の出口穴34とが前方モジュール29と後方モジュール30との各々に対応して設けられるため、各々の半導体モジュール7を同時に効率よく冷却することができる。したがって、個別に動作しうる前方モジュール29と後方モジュール30とのそれぞれに対して容易に冷媒を供給することができ、インバーター4の冷却性を向上させることができる。
【0049】
(6)上述の実施形態では、
図4に示すように、内部流路35,37と接続流路36,38とが上下に隣接して平行に配置される。これにより、下面カバー15の左右方向の寸法を小さくすることができる。したがって、インバーター4をさらにコンパクトにすることができ、駆動装置10の車幅方向の幅寸法を短縮させることができる。したがって、駆動装置10の車両搭載性を向上させることができる。
【0050】
(7)上述の実施形態では、
図4,
図7(A), (B)に示すように、下面カバー15の前端がベースプレート5の前端と面一となるように延設される。また、内部流路35,37が下面カバー15の前端における前面(または後面)に開放される。このような構成により、内部流路35,37が下面カバー15の左右側面に開放された場合と比較して、冷媒配管材が接続される入口路35の上流端及び出口路37の下流端(内部流路35,37)が比較的見やすい位置にくるとともに、冷媒配管材とモーター1,2とが干渉しにくくなる。したがって、冷媒配管材を容易に接続することができる。また、冷媒配管材とモーター1,2との距離がある程度確保されることから、モーター1,2の発熱による冷媒の温度上昇を抑制することができる。したがって、インバーター4の冷却性を高めることができる。
【0051】
また、左右のモーターハウジング11に固定されたベースプレート5にコンデンサー6や下面カバー15が取り付けられるため、モーター1,2の周囲の空きスペースを利用してコンデンサー6や半導体モジュール7を配置することができ、インバーター4をコンパクトにまとめることができる。さらに、インバーター4がモーター1,2の近くに配置されることから、インバーター4とモーター1,2との間を接続する給電ライン(例えば給電ケーブルやバスバーなど)を短くすることができ、装置の構成を簡素にすることができる。
【0052】
また、下面カバー15がベースプレート5の表面のうち、モーター1,2に近い一面に固定される。これにより、モーター1,2に近い下面側が効率よく冷却され、モーター1,2とインバーター4との間に熱をこもりにくくすることができる。したがって、インバーター4の冷却性をさらに高めることができる。また、下面カバー15自体が冷却されることから、インバーター4だけでなくモーター1,2からの発熱を冷却することができ、駆動装置10の全体的な冷却性能を高めることができる。さらに、モーター1,2やギアボックス3と下面カバー15との間には隙間(所定の間隔)が確保されているため、車両の走行中に下面カバー15を効率よく空冷することができる。これにより、入口路35や出口路37の内部を流通する冷媒を効率よく冷却することができる。
【0053】
なお、下面カバー15の周囲にはモーター1,2やギアボックス3が存在するため、冷媒配管43を接続しにくい。一方、下面カバー15の内部流路35,37をベースプレート5の前端における前面で開放することで、冷媒配管43を接続しやすくすることができる。
【0054】
(8)上述の実施形態では、
図4に示すように、下面カバー15のベースプレートとの接合面に環状溝41,42が形成される。これらの環状溝41,42にシール部材40を嵌装させることで、コンデンサー室39の液密性を向上させることができるとともに、冷媒の漏出を防止することができる。したがって、インバーター4の冷却性を高めることができる。
【0055】
[3.変形例]
上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【0056】
上述の実施形態では、インバーター4が左右のモーター1,2の各々に対して固定されているが、いずれか一方のモーター1,2に固定される構造にしてもよい。あるいは、モーター1,2だけでなく、ギアボックス3に対しても固定される構造にしてもよい。少なくとも、モーター1,2に固定されるベースプレート5上のコンデンサー6または半導体モジュール7を覆うカバー部材に冷媒の流路を内蔵させることで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。
【0057】
また、上述の実施形態では、ベースプレート5の下面側に取り付けられる下面カバー15に冷媒の冷却通路を内蔵させた構造を例示したが、ベースプレート5の上面側に取り付けられる上面カバー14に冷媒の冷却通路を内蔵させてもよい。また、コンデンサー6と半導体モジュール7との位置関係を反転させてもよく、例えば下面カバー15が半導体モジュール7を覆うようにベースプレート5の下面側に取り付けられるものであってもよい。
【0058】
上述の実施形態では、モジュール29,30(第一モジュール、第二モジュール)を前後に配置した半導体モジュール7を例示したが、モジュール29,30(第一モジュール、第二モジュール)は左右に配置されてもよいし、並置されていればよい。この場合、冷却通路31,33(第一冷却通路、第二冷却通路)は、上面視でモジュール29,30(第一モジュール、第二モジュール)に重なる位置に設ければよい。
【0059】
また、上述の実施形態では、二つの冷却通路31,33が設けられたベースプレート5を例示したが、冷却通路数は一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。同様に、入口穴32,出口穴34が二つずつ設けられたベースプレート5を例示したが、入口穴32,出口穴34の個数は一つでもよいし、三つ以上でもよい。
また、下面カバー15側の冷媒の流路についても同様であり、入口分岐路36や出口合流路38を省略してもよい。あるいは、入口分岐路36,出口合流路38が複数の入口穴32,出口穴34に接続されるように放射形状に形成してもよい。
【0060】
なお、上述の実施形態では、左モーター1の回転軸Cと右モーター2の回転軸Cとが同軸である駆動装置10を例示したが、これらの回転軸Cを同軸とする必要はない。また、上述の実施形態では、左右のモーター軸25が歯車機構26に接続された駆動装置10を例示したが、左輪の動力伝達経路と右輪の動力伝達経路とを分離してもよい。あるいは、ギアボックス3を省略することも可能である。
【符号の説明】
【0061】
1 左モーター
2 右モーター
3 ギアボックス
4 インバーター(インバーター装置)
5 ベースプレート
6 コンデンサー
7 半導体モジュール
10 駆動装置
11 モーターハウジング
15 下面カバー(カバー部材)
29 前方モジュール(第一モジュール)
30 後方モジュール(第二モジュール)
31 前方冷却通路(第一冷却通路)
32 入口穴
33 後方冷却通路(第二冷却通路)
34 出口穴
35 入口路(内部流路)
36 入口分岐路(接続流路)
37 出口路(内部流路)
38 出口合流路(接続流路)
39 コンデンサー室
40 シール部材
41 環状溝
42 第二環状溝
43 冷媒配管
44 筒状部
C 回転軸
V 鉛直軸