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公開番号2021019429
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210215
出願番号2019133785
出願日20190719
発明の名称車両用駆動装置
出願人アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
代理人特許業務法人サカモト・アンド・パートナーズ,個人
主分類B60L 50/90 20190101AFI20210118BHJP(車両一般)
要約【課題】回転電機の駆動時に発熱する発熱部で生成される熱エネルギを有効利用する。
【解決手段】回転電機(40)と、回転電機の駆動時に発熱する発熱部(22A、22B)に熱的に接続され、熱エネルギを電気エネルギに変換可能な熱電素子(4)と、熱電素子に電気的に接続され、熱電素子からの電気エネルギに基づいて第1電源電圧を生成する第1電源回路(76)とを含み、回転電機は、第1電源回路により生成される第1電源電圧に基づいて動作可能である、車両用駆動装置が開示される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
回転電機と、
前記回転電機の駆動時に発熱する発熱部に熱的に接続され、熱エネルギを電気エネルギに変換可能な熱電素子と、
前記熱電素子に電気的に接続され、前記熱電素子からの電気エネルギに基づいて第1電源電圧を生成する第1電源回路とを含み、
前記回転電機は、前記第1電源回路により生成される前記第1電源電圧に基づいて動作可能である、車両用駆動装置。
続きを表示(約 520 文字)【請求項2】
前記回転電機に電気的に接続される電力変換装置と、
前記電力変換装置を制御する制御装置とを更に含み、
前記電力変換装置又は前記制御装置は、前記第1電源回路により生成される前記第1電源電圧に基づいて動作可能である、請求項1に記載の車両用駆動装置。
【請求項3】
前記回転電機に電気的に接続される電力変換装置と、
前記電力変換装置を制御する制御装置と、
車載バッテリに電気的に接続され、前記車載バッテリからの電気エネルギに基づいて第2電源電圧を生成する第2電源回路とを更に含み、
前記電力変換装置又は前記制御装置は、前記第1電源回路により生成される前記第1電源電圧と、前記第2電源回路により生成される前記第2電源電圧とに基づいて動作可能である、請求項1に記載の車両用駆動装置。
【請求項4】
前記発熱部は、前記回転電機及び前記電力変換装置のうちの少なくともいずれか一方の構成要素を含む、請求項2又は3に記載の車両用駆動装置。
【請求項5】
前記発熱部は、前記回転電機のステータコイルにおける軸方向の端部を含む、請求項4に記載の車両用駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、車両用駆動装置に関する。
続きを表示(約 4,900 文字)【背景技術】
【0002】
コイルエンド(回転電機のステータコイルにおける軸方向の端部)を油により冷却する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2013−172486号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のような従来技術では、コイルエンドのような、回転電機の駆動時に発熱する発熱部で生成される熱エネルギを有効利用することが難しい。
【0005】
そこで、1つの側面では、本発明は、回転電機の駆動時に発熱する発熱部で生成される熱エネルギを有効利用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
1つの側面では、回転電機と、
前記回転電機の駆動時に発熱する発熱部に熱的に接続され、熱エネルギを電気エネルギに変換可能な熱電素子と、
前記熱電素子に電気的に接続され、前記熱電素子からの電気エネルギに基づいて第1電源電圧を生成する第1電源回路とを含み、
前記回転電機は、前記第1電源回路により生成される前記第1電源電圧に基づいて動作可能である、車両用駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【0007】
1つの側面では、本発明によれば、回転電機の駆動時に発熱する発熱部で生成される熱エネルギを有効利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
電動車両用のモータ駆動システムの全体構成の一例を示す図である。
本実施例の車両用駆動装置が適用されるのが好適な走行用モータの断面構造を概略的に示す断面図である。
インバータ制御装置に係る電源構成の一例を示す概略図である。
図3に示す電源構成におけるフェール時の電源供給形態を示す表示図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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。
【0010】
以下では、まず、本実施例の車両用駆動装置を含むモータ駆動システム1の概要を説明し、次いで、本実施例の車両用駆動装置が適用されるのが好適な走行用モータ40(回転電機の一例)を説明し、次いで、インバータ制御装置50(制御装置の一例)に係る電源構成について説明する。以下の図1及び図3に関する説明において、特に言及しない限り、各種の要素間の“接続”という用語は、“電気的な接続”を意味する。
【0011】
図1は、電動車両用のモータ駆動システム1の全体構成の一例を示す図である。モータ駆動システム1は、高圧バッテリ2を用いて走行用モータ40を駆動することにより車両を駆動させるシステムである。なお、電動車両は、電力を用いて走行用モータ40を駆動して走行するものであれば、その方式や構成の詳細は任意である。電動車両は、動力源がエンジンと走行用モータ40であるハイブリッド自動車や、動力源が走行用モータ40のみである電気自動車を含む概念である。
【0012】
モータ駆動システム1は、図1に示すように、高圧バッテリ2、平滑コンデンサ5と、インバータ6、走行用モータ40(図1では「MG」と表記)、及び、インバータ制御装置50を備える。なお、図1に示す例においては、モータ駆動システム1のうちの、高圧バッテリ2以外の構成が、車両用駆動装置の一例を形成する。
【0013】
高圧バッテリ2は、蓄電して直流電圧を出力する任意の蓄電装置であり、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリや電気2重層キャパシタ等の容量性素子を含んでよい。高圧バッテリ2は、典型的には、定格電圧が100Vを超えるバッテリであり、定格電圧が例えば288Vである。ただし、高圧バッテリ2は、いわゆるマイルドハイブリッド自動車で用いられる、より定格電圧の低いバッテリ(例えば48V)であってもよい。図1に示す例では、一例として、高圧バッテリ2は、定格電圧が48Vであるとする。図1には、高圧バッテリ2の高電位側が“P”で示され、低電位側(グランド側)が“N”で示される。
【0014】
平滑コンデンサ5は、インバータ6に並列に接続される。平滑コンデンサ5は、正極ラインと負極ラインとの間に接続される。
【0015】
インバータ6は、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるU相、V相、W相の各アームを含む。U相アームは、直列接続されたスイッチング素子(本例ではMOSFET:metal−oxide−semiconductor field−effect transistor)Q1、Q2を含み、V相アームは、直列接続されたスイッチング素子(本例ではMOSFET)Q3、Q4を含み、W相アームは、直列接続されたスイッチング素子(本例ではMOSFET)Q5、Q6を含む。また、各スイッチング素子Q1〜Q6のドレイン−ソース間には、それぞれ、ソース側からドレイン側に電流を流すようにダイオードD11〜D16が配置される。なお、ダイオードD11〜D16は、MOSFETのボデーダイオードであってよい。なお、スイッチング素子Q1〜Q6は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のような、MOSFET以外の他のスイッチング素子であってもよい。
【0016】
走行用モータ40は、3相の交流モータであり、U、V、W相の3つのコイルの一端が中点で共通接続されている。U相コイルの他端は、スイッチング素子Q1、Q2の中点M1に接続され、V相コイルの他端は、スイッチング素子Q3、Q4の中点M2に接続され、W相コイルの他端は、スイッチング素子Q5、Q6の中点M3に接続される。
【0017】
なお、図1に示す例では、モータ駆動システム1は、単一の走行用モータ40を備えているが、追加のモータ(発電機を含む)を備えてもよい。この場合、追加のモータ(複数も可)は、対応するインバータとともに、走行用モータ40及びインバータ6と並列な関係で、高圧バッテリ2に接続されてもよい。また、図1に示す例では、モータ駆動システム1は、DC/DCコンバータを備えていないが、高圧バッテリ2とインバータ6の間にDC/DCコンバータを備えてもよい。なお、モータ駆動システム1では、平滑コンデンサ5に並列に、空調装置等のような他の車載電気負荷が接続されてもよい。
【0018】
高圧バッテリ2と平滑コンデンサ5との間には、図1に示すように、高圧バッテリ2から電力供給を遮断するための遮断用スイッチSW1が設けられる。遮断用スイッチSW1は、半導体スイッチやリレー等で構成されてもよい。遮断用スイッチSW1は、常態でオン状態であり、例えば平滑コンデンサ5の急速放電が必要な状況等にオフされる。
【0019】
図2は、本実施例の車両用駆動装置が適用されるのが好適な走行用モータ40の断面構造を概略的に示す断面図である。図2には、油路や水路が概略的に図示されている。図2には、冷媒(油及び冷却水)の流れが矢印で模式的に示される。
【0020】
図2には、走行用モータ40の回転軸12が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、走行用モータ40の回転軸(回転中心)12が延在する方向を指し、径方向とは、回転軸12を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸12から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸12に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸12まわりの回転方向に対応する。図2には、軸方向に沿ったX方向が示され、X1側とX2側が定義されている。また、図2には、実装状態での上下方向の一例が示される。以下では、上下方向は、図2に示した上下方向に対応する。
【0021】
走行用モータ40は、インナロータタイプであり、モータハウジング10を有する。モータハウジング10は、ステータ21を回転不能に支持する。モータハウジング10は、複数のピースから構成されてよい。図2に示す例では、一例として、モータハウジング10は、3つのピース10a〜10c(以下、それぞれ、「メインハウジング10a」、「内径側ハウジング10b」、及び「カバーハウジング10c」と称する)からなるが、ピースの数は任意である。
【0022】
メインハウジング10aは、径方向の中心が開口した筒状の形態であり、径方向で最も外側の外周部を形成するとともに、X1側で軸方向のカバー部を形成する。メインハウジング10aは、外周部において水路901を形成する。水路901には、X1側から冷却水が供給(例えば図示しないウォーターポンプにより圧送)される。冷却水は、例えばLLCを含む水である。なお、水路901を通って循環する冷却水は、後述の油路801の油を介して、ステータ21を径方向外側から冷却する。
【0023】
内径側ハウジング10bは、径方向の中心が開口した筒状の形態であり、基本的には(X2側の端部のフランジ部11bを除き)、メインハウジング10aの内側に設けられる。内径側ハウジング10bは、ステータ21の径方向外側の表面を直接的に支持する。内径側ハウジング10bは、径方向外側の表面(外周面)がメインハウジング10aの径方向内側の表面(内周面)に径方向に当接する。
【0024】
内径側ハウジング10bは、ステータ21を径方向外側において、メインハウジング10aとの間に油路801を形成する。油路801は、ステータ21の径方向外側に位置し、油路801を流れる油は、ステータ21を径方向外側から冷却する。
【0025】
また、内径側ハウジング10bは、軸方向のX2側の端部に径方向外側に広がるフランジ部11bを有し、フランジ部11bは、メインハウジング10aの軸方向のX2側の端部と軸方向に当接する。フランジ部11bは、メインハウジング10aの水路901に接続される水路902を形成する。水路902は、軸方向に延在する。
【0026】
カバーハウジング10cは、軸方向に視て円盤状の形態であり、X2側で軸方向のカバー部を形成する。また、カバーハウジング10cは、X1側に、軸状部位11cと、円環状の突出部11dとを有する。
【0027】
軸状部位11cは、ロータシャフト34の中空部34Aに挿通される。ロータシャフト34と同心状に回転軸12上に延在する。軸状部位11cの外径r2は、ロータシャフト34の中空部34Aの内径r1よりも小さく、軸状部位11cの径方向外側とロータシャフト34の中空部34Aの径方向内側の間には、円環状の空間90(以下、「シャフト円環状空間90」と称する)が形成される。
【0028】
円環状の突出部11dは、ロータシャフト34と同心状に回転軸12まわりに延在する。すなわち、突出部11dは、軸状部位11cと同心状に、軸状部位11cを囲繞する態様で設けられる。突出部11dは、軸方向でロータコア32に対向し、径方向でベアリング14bとコイル(ステータコイル)22のコイルエンド22Bと間を仕切る態様で形成される。
【0029】
カバーハウジング10cは、径方向に延在する水路903、906と、軸方向に延在する水路904、905とを形成する。
【0030】
水路903は、径方向外側の一端が内径側ハウジング10bの水路902に接続され、径方向内側の他端が水路904に接続される。
(【0031】以降は省略されています)

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