JP2021044987A - 車両用駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電源ケーブルが車両の揺動によって影響を受けることを抑制できる車両用駆動ユニットを提供する。【解決手段】車両用駆動ユニット１０は、第１回転電機１２と、第１回転電機１２を収容する筐体６０と、第１回転電機１２を制御する電力変換器２００と、電力変換器２００と高圧バッテリＢＡＴｈとを接続する電源ケーブル３００と、を備える。筐体６０には、電源ケーブル３００の一部を収容して案内する案内部４００が設けられており、電源ケーブル３００の一部は、案内部４００に沿って配索される。電源ケーブル３００は、電源ケーブル３００と電力変換器２００との接続部１００よりも車幅方向における中央側から、案内部４００の外側へ延出している。【選択図】図５

Description

本発明は、電動車両などに搭載される車両用駆動ユニットに関する。

従来から、電動車両などに搭載される車両用駆動ユニットは、回転電機と、回転電機が収容される筐体と、回転電機を制御する電力変換器と、電力変換器と電源とを接続する電源ケーブルと、を備えている。電源ケーブルは、筐体の背面に配索されることが多い。このため、衝突などにより車両の前後方向に大きな外力が作用した場合、電源ケーブルが筐体とその後方に配置された部品との間に挟まれて断線しかねない。このような衝突による電源ケーブルの断線を防止するため、特許文献１には、筐体の後部に設けた凹部に電源ケーブルを配置して保護することが記載されている。

特開２０１４−２２０９６１号公報

しかしながら、特許文献１の車両用駆動ユニットのように、筐体の凹部に電源ケーブルを配置したのみでは、電源ケーブルが車両の揺動によって影響を受けやすいという課題があった。車両の揺動によって電源ケーブルに振動が伝わると、電源ケーブルと電力変換器との接続部に大きな応力が発生してしまう。

本発明は、電力変換器と電源とを接続する電源ケーブルが車両の揺動によって影響を受けることを抑制できる車両用駆動ユニットを提供する。

本発明は、
回転電機と、
前記回転電機を収容する筐体と、
前記回転電機を制御する電力変換器と、
前記電力変換器と電源とを接続する電源ケーブルと、を備えた車両用駆動ユニットであって、
前記筐体には、前記電源ケーブルの一部を収容して案内する案内部が設けられており、
前記電源ケーブルの一部は、前記案内部に沿って配索されるとともに、
前記電源ケーブルは、前記電源ケーブルと前記電力変換器との接続部よりも車幅方向における中央側から、前記案内部の外側へ延出している。

本発明によれば、電力変換器と電源とを接続する電源ケーブルが車両の揺動によって影響を受けることを抑制できる。

本発明の一実施形態における車両用駆動ユニットを搭載したハイブリッド車両の動力システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態における車両用駆動ユニットの斜視図である。 図２に示す車両用駆動ユニットの上面図である。 図２に示す車両用駆動ユニットの側面図である。 図２に示す車両用駆動ユニットの背面図である。 図２に示す車両用駆動ユニットの要部斜視図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 車両の揺動に伴う車両用駆動ユニットの振幅についての説明図である。

以下、本発明の車両用駆動ユニットが搭載されたハイブリッド車両の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、車両の操縦者から見た方向に従い記載し、また、図面に車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

＜ハイブリッド車両＞
ハイブリッド車両（以下、単に「車両」と称す）１は、図１に示すように、車両用駆動ユニット１０と、高圧バッテリＢＡＴｈと、コンバータＣＯＮＶと、低圧バッテリＢＡＴｌと、電圧コントロールユニットＶＣＵと、第１インバータＩＮＶ１と、第２インバータＩＮＶ２と、制御装置１４と、を備える。図１中、太い実線は機械連結を示し、二重実線は電力配線を示し、細い実線は制御線（信号線を含む。）を示す。

車両用駆動ユニット１０は、それぞれベクトル制御される３相の埋込磁石構造の回転電機である第１回転電機１２(ＭＯＴ)及び第２回転電機１３（ＧＥＮ）と、エンジンＥＮＧと、駆動力伝達状態切替部１５と、減速機Ｄと、を備える。

駆動力伝達状態切替部１５は、エンジンＥＮＧと減速機Ｄとを直結させるクラッチを備える。クラッチと減速機Ｄとの間には変速機又は固定ギヤ段が設けられてもよい。

エンジンＥＮＧは、第２回転電機１３を発電機として駆動する。この場合、第２回転電機１３は、エンジンＥＮＧの回転動力により駆動され電力を発生する。

また、エンジンＥＮＧは、車両１の制動時に電動機として動作する第２回転電機１３により駆動され、空回り状態でクランク軸が回転する機械的負荷としても機能する場合がある。

車両１の駆動用の第１回転電機１２は、高圧バッテリＢＡＴｈ及び第２回転電機１３の少なくとも一方からの電力供給によって電動機として動作（力行）し、車両１が走行するためのトルクを発生する。第１回転電機１２で発生したトルクは、減速機Ｄを介して車輪Ｗに駆動力として伝達される。また、第１回転電機１２は、車両１の制動時には発電機として動作する。

高圧バッテリＢＡＴｈは、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば、１００−３００［Ｖ］の高電圧を供給する。前記蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池のセルである。高圧バッテリＢＡＴｈは、キャパシタとしてもよい。

コンバータＣＯＮＶは、高圧バッテリＢＡＴｈの直流出力電圧を直流のまま降圧するＤＣ／ＤＣコンバータである。

低圧バッテリＢＡＴｌは、コンバータＣＯＮＶによって降圧された電圧を蓄電し、例えば１２［Ｖ］の定電圧を補機１６に含まれるライト等の電装品１８に供給するとともに、制御装置１４等の直流電源とされる。

電圧コントロールユニットＶＣＵは、高圧バッテリＢＡＴｈの出力電圧であるＶ１電圧を、第１回転電機１２が電動機として動作する際の第１回転電機１２用の入力電圧であるＶ２電圧に昇圧する。

また、電圧コントロールユニットＶＣＵは、車両１の制動時に第１回転電機１２が発電機として動作する際の第１回転電機１２の出力電圧であるＶ２電圧を降圧し、Ｖ１電圧にする。

さらに、電圧コントロールユニットＶＣＵは、エンジンＥＮＧの駆動によって第２回転電機１３が発電し直流に変換されたＶ２電圧を降圧し、Ｖ１電圧にする。

つまり、電圧コントロールユニットＶＣＵは、高圧バッテリＢＡＴｈ、第１回転電機１２及び第２回転電機１３の間での昇降圧コンバータ（双方向電圧変換器）として機能する。

電圧コントロールユニットＶＣＵによって降圧されたＶ１電圧での電力は、補機１６に含まれる電動エアコンプレッサ１９の駆動用電力及び／又は高圧バッテリＢＡＴｈの充電用電力として供給される。

第１インバータＩＮＶ１は、Ｖ２電圧を交流電圧に変換して３相電流を第１回転電機１２に供給する（力行）。さらに、第１インバータＩＮＶ１は、車両１の制動時に第１回転電機１２が発電した交流電圧を直流電圧であるＶ２電圧に変換する（回生）。

第２インバータＩＮＶ２は、エンジンＥＮＧの駆動によって第２回転電機１３が発電した交流電圧を直流電圧であるＶ２電圧に変換する。また、第２インバータＩＮＶ２は、車両１の制動時に第１回転電機１２で発電され第１インバータＩＮＶ１によって変換された直流電圧であるＶ２電圧を交流電圧に変換し３相電流を第２回転電機１３に供給する場合もある。

制御装置１４は、第１インバータＩＮＶ１、第１回転電機１２、第２インバータＩＮＶ２、第２回転電機１３、及び電圧コントロールユニットＶＣＵのベクトル制御を行う他、エンジンＥＮＧ、駆動力伝達状態切替部１５及び補機１６の制御を行う。

この車両１において、駆動力伝達状態切替部１５と、駆動力伝達状態切替部１５から両側に延びる機械連結とは、エンジンＥＮＧを動力源として駆動力伝達状態切替部１５を介し減速機Ｄを通じて車輪Ｗを駆動するときのみ使用される。なお、加速時には、エンジンＥＮＧと第１回転電機１２を利用するようにすることもできる。

＜車両用駆動ユニットの構成＞
図２〜図４に示すように、車両用駆動ユニット１０は、エンジンＥＮＧと、回転電機ユニット１１とが左右方向に隣接するようにユニット化され、エンジンルーム内に配置されている。回転電機ユニット１１は、第１回転電機１２及び第２回転電機１３と、第１回転電機１２及び第２回転電機１３を収容する筐体６０と、第１回転電機１２及び第２回転電機１３を制御する電力変換器２００と、を備える。第１回転電機１２及び第２回転電機１３の回転軸は、平行に配置されており、いずれも左右方向に延びている。電力変換器２００は、図１中の第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２、及び電圧コントロールユニットＶＣＵを有する。

図３に示すように、車両用駆動ユニット１０は、車両１の車幅方向（左右方向）において左端部１０ａ側及び右端部１０ｂ側でブラケット３を介して一対の車両骨格部材２に支持されることで、筐体６０が直接的または間接的に一対の車両骨格部材２に固定されている。電力変換器２００は、筐体６０の上方に取り付けられている。高圧バッテリＢＡＴｈは、例えば車室内のシートの下側、又は車室の下側に配置されている。

図３〜図６に示すように、車両用駆動ユニット１０は、電力変換器２００と高圧バッテリＢＡＴｈとを接続する電源ケーブル３００を備えている。電源ケーブル３００は、ケーブル側コネクタ３０１が変換器側コネクタ２０１に接続されることで電力変換器２００に接続されている。言い換えると、電源ケーブル３００のケーブル側コネクタ３０１と電力変換器２００の変換器側コネクタ２０１とが、電源ケーブル３００と電力変換器２００との接続部１００を構成している。ケーブル側コネクタ３０１は、車幅方向（左右方向）における左端部１０ａ側（本実施形態では左側）に配置されている。

筐体６０には、電源ケーブル３００の一部を収容して案内する案内部４００が設けられている。案内部４００は、筐体６０とは別体に構成され、図５に示すように、複数（本実施形態では４つ）のボルト４１１を使用して筐体６０の背面（後面）に固定されている。案内部４００は、ケーブル側コネクタ３０１の少なくとも一部を覆うことで電源ケーブル３００を収容するように上端部４００ａが配置され、車幅方向における中央側に下端部４００ｂが配置されている。即ち、案内部４００は、上端部４００ａが車両用駆動ユニット１０の左端部１０ａ側に位置し、下端部４００ｂが車両用駆動ユニット１０の中央側に位置している。

図５及び図６に示すように、電源ケーブル３００は、ケーブル側コネクタ３０１の少なくとも一部が案内部４００の上端部４００ａ内に配置され、ケーブル側コネクタ３０１から延びる電源ケーブル３００が案内部４００に沿って車幅方向における中央側に向かって斜めに配索されている。そして、電源ケーブル３００は、案内部４００の下端部４００ｂから外側に不図示のセンタートンネルに向かって延出している。

このように、案内部４００に沿って配索された電源ケーブル３００は、電源ケーブル３００と電力変換器２００との接続部１００よりも車幅方向における中央側から案内部４００の外側へ延出しているので、筐体６０の揺動の影響の小さい場所から電源ケーブル３００が外側に露出している。これにより、電源ケーブル３００が揺動によって影響を受けることを抑制できる。

ここで、案内部４００は、アルミニウム、鉄等の電磁波シールド性能を有する金属から構成されることが好ましい。これにより、電源ケーブル３００から発生する電磁波を低減でき、電磁波ノイズを抑制できる。

また、案内部４００は筐体６０とは別体に構成され、筐体６０の外面に取り付けられるので、案内部４００を筐体６０に後付けすることができる。

次に、図６〜図８を参照しながら案内部４００の構成についてより詳細に説明する。
案内部４００は、電源ケーブル３００の入口４０１と、電源ケーブル３００の出口４０２と、入口４０１と出口４０２とを繋ぐ開口部４０３と、を有する断面略Ｕ字形状の案内部本体４１０と、開口部４０３を覆う案内部カバー４２０と、を備える。この構成によれば、電源ケーブル３００の一部を案内部本体４１０に収容させた後、案内部本体４１０に案内部カバー４２０を取り付けて開口部４０３を覆うことで、電源ケーブル３００を案内部４００に容易に収容できる。

案内部４００は、その内部に電源ケーブル３００を固定するケーブル固定部４３０を有する。ケーブル固定部４３０は、電源ケーブル３００の周囲を囲うリング形状を有し、開口部４０３から案内部本体４１０に挿入されて案内部本体４１０の内周面４１０ａに係合される。ケーブル固定部４３０の外周面には、断面半円状の２つの凸部４３１が設けられ、案内部本体４１０の内周面４１０ａに、２つの凸部４３１と係合する凹部４１２が設けられている。したがって、ケーブル固定部４３０の２つの凸部４３１が案内部本体４１０の凹部４１２にそれぞれ係合することにより、ケーブル固定部４３０を介して電源ケーブル３００が案内部本体４１０に固定される。また、案内部本体４１０の内部には、ケーブル固定部４３０と当接するストッパ４４０が設けられている。

上記構成によれば、ケーブル固定部４３０により案内部４００の内部で電源ケーブル３００を固定することができる。ケーブル固定部４３０は、開口部４０３から案内部本体４１０に挿入されて案内部本体４１０の内周面４１０ａに係合されるので、ケーブル固定部４３０を案内部４００に容易に固定することができる。また、案内部本体４１０の内部にストッパ４４０が設けられていることにより、ケーブル固定部４３０を案内部４００の内部に容易に位置決めすることができる。

図９には、車両用駆動ユニット１０の車幅方向の位置による振幅の違いが概念的に示されている。
図９に示すように、車両用駆動ユニット１０は、車両１及び車両用駆動ユニット１０の振動によって車幅方向における左端部１０ａ側と右端部１０ｂ側とが上下方向及び前後方向に互いに逆位相で変動する。このため、車両用駆動ユニット１０の振幅は、車幅方向の左端部１０ａ及び右端部１０ｂにおいて最大となり、車幅方向の中央側ほど小さくなる。本実施形態においては、車幅方向の左端部１０ａ側に配置された電力変換器２００に接続されたケーブル側コネクタ３０１から延びる電源ケーブル３００の一部を筐体６０に取り付けた案内部４００に沿わせて車幅方向の中央側に案内するとともに、電源ケーブル３００をケーブル側コネクタ３０１よりも車幅方向の中央側から案内部４００の外側へ延出したので、電源ケーブル３００が車両１の揺動、すなわち車両用駆動ユニット１０の振動と車両１の車体の振動の位相差によって影響を受けることを有効に抑制できる。言い換えると、電源ケーブル３００によって車両用駆動ユニット１０の振動と車両１の車体の振動との位相差を吸収し易くすることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態では、案内部４００と筐体６０とを別体で形成した後、筐体６０の外面に案内部４００を取り付けているが、案内部４００は筐体６０と一体に形成されてもよい。案内部４００が筐体６０と一体に形成されることで、部品点数を削減できる。

また、案内部４００を筐体６０と別体とした場合であっても、案内部４００の構造は上記実施形態に限らず、例えば、電源ケーブル３００を筐体６０の表面に這わせた後、電源ケーブル３００を覆うように案内部４００を筐体６０に取り付けるものであってもよい。

また、本実施形態では、ケーブル固定部４３０が案内部本体４１０の内周面４１０ａに係合される構成としたが、ケーブル固定部４３０が案内部本体４１０に圧入して固定されてもよい。

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 回転電機（第１回転電機１２）と、
前記回転電機を収容する筐体（筐体６０）と、
前記回転電機を制御する電力変換器（電力変換器２００）と、
前記電力変換器と電源（高圧バッテリＢＡＴｈ）とを接続する電源ケーブル（電源ケーブル３００）と、を備えた車両用駆動ユニット（車両用駆動ユニット１０）であって、
前記筐体には、前記電源ケーブルの一部を収容して案内する案内部（案内部４００）が設けられており、
前記電源ケーブルの一部は、前記案内部に沿って配索されるとともに、
前記電源ケーブルは、前記電源ケーブルと前記電力変換器との接続部（接続部１００）よりも車幅方向における中央側から、前記案内部の外側へ延出している、車両用駆動ユニット。

（１）によれば、案内部に沿って配索された電源ケーブルは、電源ケーブルと電力変換器との接続部よりも車幅方向における中央側から案内部の外側へ延出しているので、揺動の影響の小さい場所から電源ケーブルを延出させることができる。これにより、電源ケーブルが車両の揺動によって影響を受けることを抑制できる。また、電源ケーブルの一部が案内部に収容されながら案内されるので、電磁波ノイズを抑制できる。

（２） （１）に記載の車両用駆動ユニットであって、
前記案内部は、前記筐体の外側に取り付けられている、車両用駆動ユニット。

（２）によれば、案内部が筐体の外側に取り付けられているので、案内部を後付けすることができる。

（３） （１）に記載の車両用駆動ユニットであって、
前記案内部は、前記筐体と一体に形成されている、車両用駆動ユニット。

（３）によれば、案内部が筐体と一体に形成されることで、部品点数を削減できる。

（４） （１）〜（３）のいずれかに記載の車両用駆動ユニットであって、
前記案内部は、
前記電源ケーブルの入口（入口４０１）と、前記電源ケーブルの出口（出口４０２）と、前記入口と前記出口とを繋ぐ開口部（開口部４０３）と、を有する断面略Ｕ字形状の案内部本体（案内部本体４１０）と、
前記開口部を覆う案内部カバー（案内部カバー４２０）と、を備える、車両用駆動ユニット。

（４）によれば、電源ケーブルを案内部本体に収容させた後、案内部カバーを取り付けることで、電源ケーブルを案内部に容易に収容できる。

（５） （４）に記載の車両用駆動ユニットであって、
前記案内部は、内部に前記電源ケーブルを固定するケーブル固定部（ケーブル固定部４３０）を有する、車両用駆動ユニット。

（５）によれば、ケーブル固定部により案内部の内部で電源ケーブルを固定することができる。

（６） （５）に記載の車両用駆動ユニットであって、
前記ケーブル固定部は、前記電源ケーブルの周囲を囲うリング形状を有し、
前記ケーブル固定部は、前記開口部から挿入され前記案内部本体の内周面（内周面４１０ａ）に係合される、又は前記案内部本体に圧入される、車両用駆動ユニット。

（６）によれば、ケーブル固定部は、開口部から挿入され案内部本体の内周面に係合される、又は案内部本体に圧入されることで、ケーブル固定部を案内部に容易に固定することができる。

（７） （６）に記載の車両用駆動ユニットであって、
前記案内部は、内部に前記ケーブル固定部と当接するストッパ（ストッパ４４０）が設けられている、車両用駆動ユニット。

（７）によれば、ケーブル固定部を案内部の内部に容易に位置決めすることができる。

（８） （１）〜（７）のいずれかに記載の車両用駆動ユニットであって、
前記筐体は、前記車幅方向において一端部（左端部１０ａ）側及び他端部（右端部１０ｂ）側で車両骨格部材（車両骨格部材２）に直接的又は間接的に固定されており、
前記電力変換器は、前記筐体の上方に配置されている、車両用駆動ユニット。

（８）によれば、筐体は、車幅方向において一端部側及び他端部側で車両骨格部材に直接的又は間接的に固定されるので、車両骨格部材に対し筐体が揺動したときも、電源ケーブルが筐体の揺動によって影響を受けることを抑制できる。

２ 車両骨格部材
１０ 車両用駆動ユニット
１０ａ 左端部（一端部）
１０ｂ 右端部（他端部）
１２ 第１回転電機
６０ 筐体
１００ 接続部
２００ 電力変換器
３００ 電源ケーブル
４００ 案内部
４０１ 入口
４０２ 出口
４０３ 開口部
４１０ 案内部本体
４１０ａ 内周面
４２０ 案内部カバー
４３０ ケーブル固定部
４４０ ストッパ
ＢＡＴｈ 高圧バッテリ（電源）

Claims (8)

1. 回転電機と、
   前記回転電機を収容する筐体と、
   前記回転電機を制御する電力変換器と、
   前記電力変換器と電源とを接続する電源ケーブルと、を備えた車両用駆動ユニットであって、
   前記筐体には、前記電源ケーブルの一部を収容して案内する案内部が設けられており、
   前記電源ケーブルの一部は、前記案内部に沿って配索されるとともに、
   前記電源ケーブルは、前記電源ケーブルと前記電力変換器との接続部よりも車幅方向における中央側から、前記案内部の外側へ延出している、車両用駆動ユニット。
2. 請求項１に記載の車両用駆動ユニットであって、
   前記案内部は、前記筐体の外側に取り付けられている、車両用駆動ユニット。
3. 請求項１に記載の車両用駆動ユニットであって、
   前記案内部は、前記筐体と一体に形成されている、車両用駆動ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用駆動ユニットであって、
   前記案内部は、
   前記電源ケーブルの入口と、前記電源ケーブルの出口と、前記入口と前記出口とを繋ぐ開口部と、を有する断面略Ｕ字形状の案内部本体と、
   前記開口部を覆う案内部カバーと、を備える、車両用駆動ユニット。
5. 請求項４に記載の車両用駆動ユニットであって、
   前記案内部は、内部に前記電源ケーブルを固定するケーブル固定部を有する、車両用駆動ユニット。
6. 請求項５に記載の車両用駆動ユニットであって、
   前記ケーブル固定部は、前記電源ケーブルの周囲を囲うリング形状を有し、
   前記ケーブル固定部は、前記開口部から挿入され前記案内部本体の内周面に係合される、又は前記案内部本体に圧入される、車両用駆動ユニット。
7. 請求項６に記載の車両用駆動ユニットであって、
   前記案内部は、内部に前記ケーブル固定部と当接するストッパが設けられている、車両用駆動ユニット。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用駆動ユニットであって、
   前記筐体は、前記車幅方向において一端部側及び他端部側で車両骨格部材に直接的又は間接的に固定されており、
   前記電力変換器は、前記筐体の上方に配置されている、車両用駆動ユニット。
   

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