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JP2021069134A - Drive unit - Google Patents

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JP2021069134A
JP2021069134A JP2019190372A JP2019190372A JP2021069134A JP 2021069134 A JP2021069134 A JP 2021069134A JP 2019190372 A JP2019190372 A JP 2019190372A JP 2019190372 A JP2019190372 A JP 2019190372A JP 2021069134 A JP2021069134 A JP 2021069134A
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JP
Japan
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cooler
drive unit
motor
case
power module
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Application number
JP2019190372A
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Japanese (ja)
Inventor
太朗 源田
Taro Genda
太朗 源田
日▲高▼ 祐一
Yuichi Hidaka
祐一 日▲高▼
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To suppress heat transfer from a motor to an internal component of a power converter in a configuration where the motor and power converter are integrated.SOLUTION: A drive unit includes a motor and a control unit. The control unit includes a case 31 that is integrally fixed to a motor housing, a power module 33 that is housed in the case 31, and a cooler 35. The power module 33 is located in the cooler 35. The cooler 35 includes a deformation-allowing part 35b, which is provided around the periphery of a refrigerant flow path 35a, is fixed to the case 31, and deforms to follow the thermal deformation of the case 31.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、駆動ユニットに関する。 The present invention relates to a drive unit.

従来、モータ及びジェネレータを収容する第1ケースと、モータ及びジェネレータを制御するパワーコントロールユニットを収容する第2ケースとを一体化した駆動ユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような駆動ユニットにおいて、第1ケースと第2ケースとは、締結部材によって締結固定されている。 Conventionally, a drive unit in which a first case accommodating a motor and a generator and a second case accommodating a power control unit for controlling a motor and a generator are integrated is known (see, for example, Patent Document 1). In such a drive unit, the first case and the second case are fastened and fixed by a fastening member.

特開2016−140198号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-140198

ところで、上記したような駆動ユニットにおいて、パワーコントロールユニットは、一体化された第1ケース及び第2ケースによって、モータ及びジェネレータの発熱による熱影響を受けやすい。このような一体化した駆動ユニットにおいて、パワーコントロールユニットを収容する第2ケースの第1ケースを介した温度上昇及び熱膨張を抑制することが望まれている。 By the way, in the drive unit as described above, the power control unit is susceptible to heat effect due to heat generation of the motor and the generator due to the integrated first case and second case. In such an integrated drive unit, it is desired to suppress temperature rise and thermal expansion through the first case of the second case accommodating the power control unit.

本発明は、モータと電力変換器とを一体化した構成において、モータから電力変換器の内部部品への伝熱を抑制することのできる駆動ユニットを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a drive unit capable of suppressing heat transfer from a motor to an internal component of a power converter in a configuration in which a motor and a power converter are integrated.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
(1)本発明の一態様に係る駆動ユニットは、回転電機(例えば、実施形態でのモータ11)と、前記回転電機を制御する電力変換器(例えば、実施形態でのパワーモジュール33)と、前記回転電機及び前記電力変換器を収容する筐体(例えば、実施形態でのケース31及びモータハウジング25)と、を備え、前記電力変換器は、半導体素子(例えば、実施形態でのハイサイドアーム及びローサイドアームの各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WL)と、前記半導体素子が配置される冷却器(例えば、実施形態での冷却器35)と、を備え、前記冷却器は、冷媒通路(例えば、実施形態での冷媒流路35a)の外周に設けられて、前記筐体に固定されるとともに、前記筐体の熱変形に追従して変形する部位(例えば、実施形態での変形許容部35b)を備える。
In order to solve the above problems and achieve the above object, the present invention has adopted the following aspects.
(1) The drive unit according to one aspect of the present invention includes a rotary electric machine (for example, the motor 11 in the embodiment), a power converter for controlling the rotary electric machine (for example, the power module 33 in the embodiment), and the like. A housing (for example, a case 31 and a motor housing 25 in the embodiment) for accommodating the rotary electric machine and the power converter is provided, and the power converter is a semiconductor element (for example, a high side arm in the embodiment). Each transistor UH, VH, WH, UL, VL, WL of the low side arm is provided with a cooler (for example, a cooler 35 in the embodiment) in which the semiconductor element is arranged. A portion (for example, in the embodiment) provided on the outer periphery of the refrigerant passage (for example, the refrigerant passage 35a in the embodiment), fixed to the housing, and deformed following thermal deformation of the housing. It is provided with a deformation allowable portion 35b).

(2)上記(1)に記載の駆動ユニットでは、前記部位の厚さは、前記冷媒通路を有する部分の前記冷却器の厚さよりも薄くてもよい。 (2) In the drive unit according to (1) above, the thickness of the portion may be smaller than the thickness of the cooler of the portion having the refrigerant passage.

(3)上記(1)又は(2)に記載の駆動ユニットでは、前記部位は、平板状に形成されてもよい。 (3) In the drive unit according to (1) or (2) above, the portion may be formed in a flat plate shape.

(4)上記(1)から(3)のいずれかひとつに記載の駆動ユニットでは、前記部位は、平面視で前記冷媒通路とは重ならない位置に形成されてもよい。 (4) In the drive unit according to any one of (1) to (3) above, the portion may be formed at a position that does not overlap with the refrigerant passage in a plan view.

(5)上記(1)に記載の駆動ユニットでは、前記部位は、昜変形形状に形成されてもよい。 (5) In the drive unit according to (1) above, the portion may be formed in a deformed shape.

(6)上記(1)に記載の駆動ユニットでは、前記部位は、変形可能材料により形成されてもよい。 (6) In the drive unit according to (1) above, the portion may be formed of a deformable material.

上記(1)によれば、電力変換器の冷却器は筐体に追従して変形する部位を介して筐体に固定されることによって、冷却器及び冷却器に配置される半導体素子に対する筐体の熱変形による応力の作用を抑制することができる。電力変換器の半導体素子は冷却器に配置されていることによって、筐体から半導体素子への直接的な伝熱を抑制することができ、半導体素子の温度上昇を抑制することができる。 According to the above (1), the cooler of the power converter is fixed to the housing via a portion that follows the housing and deforms, so that the cooler and the housing for the semiconductor element arranged in the cooler It is possible to suppress the action of stress due to thermal deformation of. By arranging the semiconductor element of the power converter in the cooler, it is possible to suppress the direct heat transfer from the housing to the semiconductor element, and it is possible to suppress the temperature rise of the semiconductor element.

上記(2)の場合、例えば、変形する部位の厚さが冷媒通路を有する部分の冷却器の厚さよりも厚い場合に比べて、冷却器全体の大きさが増大することを抑制することができるとともに、部位の変形を促すことができる。
上記(3)の場合、変形する部位を容易に形成することができる。
上記(4)の場合、変形する部位と筐体とを締結等によって容易に接続することができるとともに、部位の変形を促すことができる。
In the case of (2) above, it is possible to suppress an increase in the size of the entire cooler as compared with the case where the thickness of the deformed portion is thicker than the thickness of the cooler in the portion having the refrigerant passage, for example. At the same time, it is possible to promote the deformation of the part.
In the case of (3) above, a deformable portion can be easily formed.
In the case of (4) above, the deformable portion and the housing can be easily connected by fastening or the like, and the deformation of the portion can be promoted.

上記(5)の場合、変形する部位は、例えば筐体と冷却器との間で伸縮変形する波板状等のような昜変形形状に形成されていることによって、冷却器及び冷却器に配置される半導体素子の変形を抑制することができる。
上記(6)の場合、変形する部位は、例えば剛性が低い材料又は弾性材料等の変形可能材料によって形成されていることによって、冷却器及び冷却器に配置される半導体素子の変形を抑制することができる。
In the case of (5) above, the deformable portion is arranged in the cooler and the cooler because it is formed in a deformed shape such as a corrugated plate that expands and contracts between the housing and the cooler. It is possible to suppress the deformation of the semiconductor element.
In the case of (6) above, the deformable portion is formed of a deformable material such as a material having low rigidity or an elastic material, thereby suppressing the deformation of the cooler and the semiconductor element arranged in the cooler. Can be done.

本発明の実施形態における駆動ユニットの構成を示す分解斜視図。The exploded perspective view which shows the structure of the drive unit in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における駆動ユニットの構成を示す断面図。The sectional view which shows the structure of the drive unit in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における駆動ユニットのパワーモジュール及び冷却器を拡大して示す断面図。FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a power module and a cooler of a drive unit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における駆動ユニットのパワーモジュール及び冷却器を示す平面図。The plan view which shows the power module and the cooler of the drive unit in embodiment of this invention. 本発明の実施形態の駆動ユニットを搭載する車両の一部の構成を示す図。The figure which shows the structure of a part of the vehicle which mounts the drive unit of embodiment of this invention.

以下、本発明の駆動ユニットの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1は、実施形態における駆動ユニット10の構成を示す分解斜視図である。図2は、実施形態における駆動ユニット10の構成を示す断面図(モータ11の回転軸21aの軸線Oに直交する面で切断した断面図)である。図3は、実施形態における駆動ユニット10のパワーモジュール33及び冷却器35を拡大して示す断面図である。図4は、実施形態における駆動ユニット10のパワーモジュール33及び冷却器35を示す平面図(パワーモジュール33及び冷却器35の厚さ方向から見た平面図)である。
駆動ユニット10は、例えば、車両1に搭載されている。図1及び図2に示すように、駆動ユニット10は、モータ11と、モータ11に一体的に固定される制御ユニット13とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the drive unit of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the drive unit 10 in the embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the drive unit 10 in the embodiment (cross-sectional view cut along a plane orthogonal to the axis O of the rotating shaft 21a of the motor 11). FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the power module 33 and the cooler 35 of the drive unit 10 in the embodiment. FIG. 4 is a plan view showing the power module 33 and the cooler 35 of the drive unit 10 in the embodiment (plan view seen from the thickness direction of the power module 33 and the cooler 35).
The drive unit 10 is mounted on the vehicle 1, for example. As shown in FIGS. 1 and 2, the drive unit 10 includes a motor 11 and a control unit 13 integrally fixed to the motor 11.

モータ11は、例えば、3相交流のブラシレスDCモータである。3相は、U相、V相、及びW相である。モータ11は、界磁用の永久磁石を有するロータ21と、ロータ21を回転させる回転磁界を発生させるための3相のステータ巻線を有するステータ23と、モータハウジング25と、を備えている。例えば、モータ11は、ステータ23の内側にロータ21が配置されるインナーロータ型である。 The motor 11 is, for example, a three-phase AC brushless DC motor. The three phases are the U phase, the V phase, and the W phase. The motor 11 includes a rotor 21 having a permanent magnet for a field magnet, a stator 23 having a three-phase stator winding for generating a rotating magnetic field for rotating the rotor 21, and a motor housing 25. For example, the motor 11 is an inner rotor type in which the rotor 21 is arranged inside the stator 23.

モータ11は、トランスミッションに連結されている。トランスミッションは、例えば、モータハウジング25に固定されたミッションケース27内に収容されている。モータ11のロータ21の回転軸21aは、ミッションケース27を貫通してトランスミッションに連結されている。 The motor 11 is connected to the transmission. The transmission is housed in, for example, a transmission case 27 fixed to the motor housing 25. The rotating shaft 21a of the rotor 21 of the motor 11 penetrates the transmission case 27 and is connected to the transmission.

モータハウジング25の外形は、例えば、有底円筒状に形成されている。モータハウジング25は、ロータ21及びステータ23に加えて、冷媒としての作動油(図示略)を収容している。作動油は、モータ11の運転中において、ロータ21及びステータ23と熱交換する。
モータハウジング25は、制御ユニット13が配置される搭載台29を備える。搭載台29の外形は、例えば、矩形筒状に形成されている、搭載台29は、制御ユニット13とモータ11との間を仕切る仕切り部29aを備える。搭載台29は、モータハウジング25の外周面上に設けられている。
The outer shape of the motor housing 25 is formed, for example, in a bottomed cylindrical shape. The motor housing 25 contains hydraulic oil (not shown) as a refrigerant in addition to the rotor 21 and the stator 23. The hydraulic oil exchanges heat with the rotor 21 and the stator 23 during the operation of the motor 11.
The motor housing 25 includes a mounting base 29 on which the control unit 13 is arranged. The outer shape of the mounting base 29 is, for example, formed in a rectangular tubular shape. The mounting base 29 includes a partition portion 29a that partitions the control unit 13 and the motor 11. The mounting base 29 is provided on the outer peripheral surface of the motor housing 25.

制御ユニット13は、ケース31と、パワーモジュール33と、冷却器35とを備える。ケース31の外形は、例えば、箱型に形成されている。ケース31は、パワーモジュール33及び冷却器35を内部に収容している。ケース31は、モータハウジング25の搭載台29に一体的に固定されている。
パワーモジュール33は、モータ11を制御するインバータ等の電力変換器を構成する。電力変換器は、モータ11の3相のステータ巻線と接続され、モータ11と電力を授受する。なお、制御ユニット13は、インバータ等の電力変換器に加えて、昇圧回路、制御基板及び電流センサ等を備えてもよい。
The control unit 13 includes a case 31, a power module 33, and a cooler 35. The outer shape of the case 31 is formed in a box shape, for example. The case 31 houses the power module 33 and the cooler 35 inside. The case 31 is integrally fixed to the mounting base 29 of the motor housing 25.
The power module 33 constitutes a power converter such as an inverter that controls the motor 11. The power converter is connected to the three-phase stator windings of the motor 11 to transfer power to and from the motor 11. The control unit 13 may include a booster circuit, a control board, a current sensor, and the like in addition to a power converter such as an inverter.

冷却器35は、パワーモジュール33を冷却する。冷却器35は、例えば、ウォータージャケットである。冷却器35の内部には、供給管34a及び排出管34bに接続されて冷媒が流通する冷媒流路35aが形成されている。冷却器35は、冷媒流路35aを形成する壁面の一部にヒートシンクとして機能する複数のフィンを備える。
図3に示すように、パワーモジュール33は、冷却器35に配置されている。例えば、パワーモジュール33は、冷却器35の厚さ方向におけるモータ11側とは反対側の表面(配置面)35Aに配置されている。パワーモジュール33は、ボルト等の第1締結部材37によって冷却器35に固定されている。
The cooler 35 cools the power module 33. The cooler 35 is, for example, a water jacket. Inside the cooler 35, a refrigerant flow path 35a connected to the supply pipe 34a and the discharge pipe 34b and through which the refrigerant flows is formed. The cooler 35 includes a plurality of fins that function as heat sinks on a part of the wall surface that forms the refrigerant flow path 35a.
As shown in FIG. 3, the power module 33 is arranged in the cooler 35. For example, the power module 33 is arranged on the surface (arrangement surface) 35A on the side opposite to the motor 11 side in the thickness direction of the cooler 35. The power module 33 is fixed to the cooler 35 by a first fastening member 37 such as a bolt.

冷却器35は、ケース31に固定される変形許容部35bを備える。変形許容部35bは、例えば、弾性材料によって形成されている。変形許容部35bの外形は、冷却器35とケース31との間で弾性的に伸縮変形し易い形状、例えば、冷却器35の本体表面35Bから突出する波板状等に形成されている。波板は、厚さ方向に切断した断面形状が波状の板材である。変形許容部35bの厚さは、例えば冷媒流路35aを有する部分の冷却器35の厚さよりも薄く形成されている。変形許容部35bは、冷却器35の冷媒流路35aよりも外周側の部位、例えば、冷却器35においてパワーモジュール33が配置される配置面35Aよりも外周側の部位に設けられている。例えば、変形許容部35bは、厚さ方向から見た平面視で冷媒流路35aとは重ならない位置に設けられている。 The cooler 35 includes a deformation allowable portion 35b fixed to the case 31. The deformation allowable portion 35b is formed of, for example, an elastic material. The outer shape of the deformation allowable portion 35b is formed in a shape that easily elastically expands and contracts between the cooler 35 and the case 31, for example, a corrugated plate shape that protrudes from the main body surface 35B of the cooler 35. The corrugated plate is a plate material having a corrugated cross-sectional shape cut in the thickness direction. The thickness of the deformation allowable portion 35b is formed to be thinner than the thickness of the cooler 35 of the portion having the refrigerant flow path 35a, for example. The deformation allowable portion 35b is provided on the outer peripheral side of the refrigerant flow path 35a of the cooler 35, for example, on the outer peripheral side of the arrangement surface 35A on which the power module 33 is arranged in the cooler 35. For example, the deformation allowable portion 35b is provided at a position that does not overlap with the refrigerant flow path 35a in a plan view from the thickness direction.

変形許容部35bは、ボルト等の第2締結部材39によってケース31に固定されている。例えば、変形許容部35bは、ケース31の内面に設けられた突部31aに固定されている。変形許容部35bは、例えば冷却器35の端部のうち冷媒流路35aを避けた部位で第2締結部材39によってケース31に固定されている。冷却器35においてパワーモジュール33と変形許容部35bとの間の距離、例えば、第1締結部材37と第2締結部材39との間の距離L等は、ケース31からパワーモジュール33への伝熱を所定未満にするために必要な所定距離に設定されている。
変形許容部35bは、冷却器35とケース31との間で冷却器35の本体表面35Bからケース31に向かう突出方向等において、ケース31の熱変形に追従して弾性的に伸縮変形する。変形許容部35bは、冷却器35とケース31との間の伸縮変形によって、冷却器35における少なくとも配置面35A及び配置面35Aの周辺部の変形を抑制する。
The deformation allowable portion 35b is fixed to the case 31 by a second fastening member 39 such as a bolt. For example, the deformation allowable portion 35b is fixed to a protrusion 31a provided on the inner surface of the case 31. The deformation allowable portion 35b is fixed to the case 31 by a second fastening member 39, for example, at a portion of the end portion of the cooler 35 that avoids the refrigerant flow path 35a. In the cooler 35, the distance between the power module 33 and the deformation allowable portion 35b, for example, the distance L between the first fastening member 37 and the second fastening member 39, is the heat transfer from the case 31 to the power module 33. Is set to the predetermined distance required to make the value less than the specified distance.
The deformation allowable portion 35b elastically expands and contracts between the cooler 35 and the case 31 in a protruding direction from the main body surface 35B of the cooler 35 toward the case 31 and the like, following the thermal deformation of the case 31. The deformation allowable portion 35b suppresses deformation of at least the arrangement surface 35A and the peripheral portion of the arrangement surface 35A in the cooler 35 by expansion and contraction deformation between the cooler 35 and the case 31.

以下に、本実施形態の駆動ユニット10を搭載する車両1の一例について説明する。図4は、本実施形態の駆動ユニット10を搭載する車両1の一部の構成を示す図である。
図5に示すように、車両1は、バッテリ51(BATT)と、走行駆動用のモータ11(MOT)と、制御ユニット13とを備える。
バッテリ51は、例えば、車両1の動力源である高圧のバッテリである。バッテリ51は、バッテリケースと、バッテリケース内に収容される複数のバッテリモジュールと、を備えている。バッテリモジュールは、直列又は並列に接続される複数のバッテリセルを備えている。バッテリ51は、制御ユニット13の直流コネクタ13aに接続される正極端子PB及び負極端子NBを備えている。正極端子PB及び負極端子NBは、バッテリケース内において直列に接続される複数のバッテリモジュールの正極端及び負極端に接続されている。
モータ11は、バッテリ51から供給される電力によって回転駆動力(力行動作)を発生させる。モータ11は、回転軸に入力される回転駆動力によって発電電力を発生させてもよい。モータ11には、内燃機関の回転動力が伝達可能に構成されてもよい。
An example of the vehicle 1 equipped with the drive unit 10 of the present embodiment will be described below. FIG. 4 is a diagram showing a partial configuration of a vehicle 1 equipped with the drive unit 10 of the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the vehicle 1 includes a battery 51 (BATT), a traveling drive motor 11 (MOT), and a control unit 13.
The battery 51 is, for example, a high-voltage battery that is a power source for the vehicle 1. The battery 51 includes a battery case and a plurality of battery modules housed in the battery case. The battery module includes a plurality of battery cells connected in series or in parallel. The battery 51 includes a positive electrode terminal PB and a negative electrode terminal NB connected to the DC connector 13a of the control unit 13. The positive electrode terminal PB and the negative electrode terminal NB are connected to the positive electrode end and the negative electrode end of a plurality of battery modules connected in series in the battery case.
The motor 11 generates a rotational driving force (power running operation) by the electric power supplied from the battery 51. The motor 11 may generate generated electric power by a rotational driving force input to the rotary shaft. The motor 11 may be configured to be able to transmit the rotational power of the internal combustion engine.

制御ユニット13は、インバータ等の電力変換器52を構成するパワーモジュール33及びコンデンサユニット53と、抵抗器54と、第1電流センサ55と、第2電流センサ56と、電子制御ユニット57(MOT ECU)と、ゲートドライブユニット58(G/D)と、を備えている。 The control unit 13 includes a power module 33 and a capacitor unit 53 constituting a power converter 52 such as an inverter, a resistor 54, a first current sensor 55, a second current sensor 56, and an electronic control unit 57 (MOT ECU). ) And a gate drive unit 58 (G / D).

パワーモジュール33は、例えば、3相コネクタ13bによってモータ11の3相のステータ巻線に接続されている。パワーモジュール33は、バッテリ51から入力される直流電力を3相交流電力に変換する。パワーモジュール33は、モータ11から入力される3相交流電力を直流電力に変換してもよい。パワーモジュール33によって変換された直流電力は、バッテリ51に供給することが可能である。 The power module 33 is connected to the three-phase stator windings of the motor 11 by, for example, a three-phase connector 13b. The power module 33 converts the DC power input from the battery 51 into three-phase AC power. The power module 33 may convert the three-phase AC power input from the motor 11 into DC power. The DC power converted by the power module 33 can be supplied to the battery 51.

パワーモジュール33は、ブリッジ接続される複数のスイッチング素子によって形成されるブリッジ回路を備えている。例えば、スイッチング素子は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、又はMOSFET(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)等のトランジスタである。例えば、ブリッジ回路においては、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームU相トランジスタUH,ULと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームV相トランジスタVH,VLと、対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームW相トランジスタWH,WLとが、それぞれブリッジ接続されている。 The power module 33 includes a bridge circuit formed by a plurality of switching elements connected by a bridge. For example, the switching element is a transistor such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor). For example, in a bridge circuit, a pair of high-side arm and low-side arm U-phase transistors UH and UL, a pair of high-side arm and low-side arm V-phase transistors VH and VL, and a pair of high-side arm and low-side arm. The W-phase transistors WH and WL are bridge-connected, respectively.

ハイサイドアームの各トランジスタUH,VH,WHは、コレクタが正極バスバーPIに接続されてハイサイドアームを構成している。各相においてハイサイドアームの各正極バスバーPIは、コンデンサユニット53の正極バスバー53pに接続されている。
ローサイドアームの各トランジスタUL,VL,WLは、エミッタが負極バスバーNIに接続されてローサイドアームを構成している。各相においてローサイドアームの各負極バスバーNIは、コンデンサユニット53の負極バスバー53nに接続されている。
なお、各正極バスバーPI,53p同士の接続及び各負極バスバーNI,53n同士の接続には、例えば、ボルト締結よりも小型であるとともに、絶縁部位の熱損傷を抑制するように、レーザ溶接又はクリップによる接続などが採用されている。
In each transistor UH, VH, WH of the high side arm, a collector is connected to the positive electrode bus bar PI to form the high side arm. In each phase, each positive electrode bus bar PI of the high side arm is connected to the positive electrode bus bar 53p of the capacitor unit 53.
The emitters of each of the transistors UL, VL, and WL of the low side arm are connected to the negative electrode bus bar NI to form the low side arm. In each phase, each negative electrode bus bar NI of the low side arm is connected to the negative electrode bus bar 53n of the capacitor unit 53.
The connection between the positive electrode bus bars PI, 53p and the connection between the negative electrode bus bars NI, 53n are, for example, smaller than bolt fastening and laser welded or clipped so as to suppress thermal damage to the insulated portion. Connection etc. are adopted.

各相においてハイサイドアームの各トランジスタUH,VH,WHのエミッタは、接続点TIにおいてローサイドアームの各トランジスタUL,VL,WLのコレクタに接続されている。
パワーモジュール33の各相において接続点TIを形成する入出力バスバー59は入出力端子Q1に接続されている。入出力端子Q1は、3相コネクタ13bに接続されている。パワーモジュール33の各相の接続点TIは、入出力バスバー59、入出力端子Q1、及び3相コネクタ13bを介してモータ11の各相のステータ巻線に接続されている。
ブリッジ回路は、各トランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLのコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードを備えている。
In each phase, the emitters of the transistors UH, VH, and WH of the high side arm are connected to the collectors of the transistors UL, VL, and WL of the low side arm at the connection point TI.
The input / output bus bar 59 forming the connection point TI in each phase of the power module 33 is connected to the input / output terminal Q1. The input / output terminal Q1 is connected to the three-phase connector 13b. The connection point TI of each phase of the power module 33 is connected to the stator winding of each phase of the motor 11 via the input / output bus bar 59, the input / output terminal Q1, and the three-phase connector 13b.
The bridge circuit includes a diode connected between the collector and the emitter of each transistor UH, UL, VH, VL, WH, and WL in the forward direction from the emitter to the collector.

パワーモジュール33は、ゲートドライブユニット58から各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号に基づき、各相のトランジスタ対のオン(導通)/オフ(遮断)を切り替える。パワーモジュール33は、バッテリ51から入力される直流電力を3相交流電力に変換し、モータ11の3相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、3相のステータ巻線に交流のU相電流、V相電流、及びW相電流を通電する。パワーモジュール33は、モータ11の回転に同期がとられた各相のトランジスタ対のオン(導通)/オフ(遮断)駆動によって、モータ11の3相のステータ巻線から出力される3相交流電力を直流電力に変換してもよい。 The power module 33 turns on (conducts) / turns off the transistor pairs of each phase based on the gate signal which is a switching command input from the gate drive unit 58 to the gates of the transistors UH, VH, WH, UL, VL, and WL. Switch off). The power module 33 converts the DC power input from the battery 51 into three-phase AC power, and sequentially commutates the energization of the three-phase stator windings of the motor 11 to AC the three-phase stator windings. U-phase current, V-phase current, and W-phase current are energized. The power module 33 is a three-phase AC power output from the three-phase stator windings of the motor 11 by on (conducting) / off (disconnecting) driving of the transistor pairs of each phase synchronized with the rotation of the motor 11. May be converted to DC power.

コンデンサユニット53は、平滑コンデンサ53aと、ノイズフィルタ53bと、を備えている。
平滑コンデンサ53aは、正極バスバー53p及び負極バスバー53nを介して、パワーモジュール33の複数の正極バスバーPI及び負極バスバーNI間に接続されている。平滑コンデンサ53aは、パワーモジュール33の各トランジスタUH,UL,VH,VL,WH,WLのオン/オフの切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
The capacitor unit 53 includes a smoothing capacitor 53a and a noise filter 53b.
The smoothing capacitor 53a is connected between the plurality of positive electrode bus bars PI and the negative electrode bus bar NI of the power module 33 via the positive electrode bus bar 53p and the negative electrode bus bar 53n. The smoothing capacitor 53a smoothes the voltage fluctuation generated by the on / off switching operation of each of the transistors UH, UL, VH, VL, WH, and WL of the power module 33.

ノイズフィルタ53bは、正極バスバー53p及び負極バスバー53nを介して、パワーモジュール33の複数の正極バスバーPI及び負極バスバーNI間に接続されている。ノイズフィルタ53bは、直列に接続される2つのコンデンサを備えている。2つのコンデンサの接続点は、車両1のボディグラウンド等に接続されている。
抵抗器54は、正極バスバー53p及び負極バスバー53nを介して、パワーモジュール33の複数の正極バスバーPI及び負極バスバーNI間に接続されている。
The noise filter 53b is connected between the plurality of positive electrode bus bars PI and the negative electrode bus bar NI of the power module 33 via the positive electrode bus bar 53p and the negative electrode bus bar 53n. The noise filter 53b includes two capacitors connected in series. The connection points of the two capacitors are connected to the body ground of the vehicle 1 and the like.
The resistor 54 is connected between the plurality of positive electrode bus bars PI and the negative electrode bus bar NI of the power module 33 via the positive electrode bus bar 53p and the negative electrode bus bar 53n.

第1電流センサ55は、パワーモジュール33の各相の接続点TIを成し、入出力端子Q1と接続される入出力バスバー59に配置され、U相、V相、及びW相の各々の電流を検出する。第2電流センサ56は、抵抗器54と直流コネクタ13aとの間に配置され、バッテリ51の出力電流を検出する。
第1電流センサ55及び第2電流センサ56の各々は、信号線によって電子制御ユニット57に接続されている。
The first current sensor 55 forms a connection point TI for each phase of the power module 33, is arranged on an input / output bus bar 59 connected to the input / output terminal Q1, and has a U-phase, V-phase, and W-phase current. Is detected. The second current sensor 56 is arranged between the resistor 54 and the DC connector 13a, and detects the output current of the battery 51.
Each of the first current sensor 55 and the second current sensor 56 is connected to the electronic control unit 57 by a signal line.

電子制御ユニット57は、モータ11の各々の動作を制御する。例えば、電子制御ユニット57は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、CPU等のプロセッサ、プログラムを格納するROM(Read Only Memory)、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、及びタイマー等の電子回路を備えるECU(Electronic Control Unit)である。なお、電子制御ユニット57の少なくとも一部は、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路であってもよい。例えば、電子制御ユニット57は、第1電流センサ55の電流検出値とモータ11に対するトルク指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット58に入力する制御信号を生成する。例えば、電子制御ユニット57は、第1電流センサ55の電流検出値とモータ11に対する回生指令値に応じた電流目標値とを用いる電流のフィードバック制御等を実行し、ゲートドライブユニット58に入力する制御信号を生成してもよい。制御信号は、パワーモジュール33の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン(導通)/オフ(遮断)駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、パルス幅変調された信号等である。 The electronic control unit 57 controls each operation of the motor 11. For example, the electronic control unit 57 is a software function unit that functions by executing a predetermined program by a processor such as a CPU (Central Processing Unit). The software function unit is an ECU (Electronic Control Unit) equipped with a processor such as a CPU, a ROM (Read Only Memory) for storing programs, a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing data, and an electronic circuit such as a timer. is there. At least a part of the electronic control unit 57 may be an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration). For example, the electronic control unit 57 executes current feedback control using the current detection value of the first current sensor 55 and the current target value corresponding to the torque command value for the motor 11, and inputs the control signal to the gate drive unit 58. To generate. For example, the electronic control unit 57 executes current feedback control using the current detection value of the first current sensor 55 and the current target value corresponding to the regeneration command value for the motor 11, and inputs the control signal to the gate drive unit 58. May be generated. The control signal is a signal indicating the timing for driving the transistors UH, VH, WH, UL, VL, and WL of the power module 33 on (conducting) / off (disconnecting). For example, the control signal is a pulse width modulated signal or the like.

ゲートドライブユニット58は、電子制御ユニット57から受け取る制御信号に基づいて、パワーモジュール33の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLを実際にオン(導通)/オフ(遮断)駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、ゲートドライブユニット58は、制御信号の増幅及びレベルシフト等を実行して、ゲート信号を生成する。 The gate drive unit 58 actually drives the transistors UH, VH, WH, UL, VL, and WL of the power module 33 on (conducting) / off (disconnecting) based on the control signal received from the electronic control unit 57. Generate a gate signal. For example, the gate drive unit 58 amplifies the control signal, shifts the level, and the like to generate the gate signal.

上述したように、本実施形態の駆動ユニット10によれば、冷却器35とケース31との間の変形許容部35bによって、冷却器35及び冷却器35に配置されるパワーモジュール33に対するケース31の熱変形による応力の作用を抑制することができる。
パワーモジュール33は冷却器35の配置面35Aに配置されていることによって、パワーモジュール33と冷却器35との密着性を増大させ、パワーモジュール33の冷却効率を向上させることができる。これによりパワーモジュール33の小型化を促進することができる。パワーモジュール33はケース31に直接的に接触していないことによって、ケース31からパワーモジュール33への直接的な伝熱を抑制することができる。これにより、相対的に高温となるモータ11側からパワーモジュール33側への伝熱を抑制することができる。
例えば変形許容部35bの厚さは冷媒流路35aを有する部分の冷却器35の厚さよりも薄いので、冷却器35全体の大きさが増大することを抑制することができるとともに、変形許容部35bの変形を促すことができる。
変形許容部35bは、厚さ方向から見た平面視で冷媒流路35aとは重ならない位置に設けられているので、変形許容部35bとケース31とを第2締結部材39よって容易に接続することができるとともに、変形許容部35bの変形を促すことができる。
As described above, according to the drive unit 10 of the present embodiment, the case 31 with respect to the cooler 35 and the power module 33 arranged in the cooler 35 by the deformation allowable portion 35b between the cooler 35 and the case 31. The action of stress due to thermal deformation can be suppressed.
By arranging the power module 33 on the arrangement surface 35A of the cooler 35, the adhesion between the power module 33 and the cooler 35 can be increased, and the cooling efficiency of the power module 33 can be improved. This makes it possible to promote the miniaturization of the power module 33. Since the power module 33 is not in direct contact with the case 31, it is possible to suppress direct heat transfer from the case 31 to the power module 33. As a result, heat transfer from the motor 11 side to the power module 33 side, which becomes relatively hot, can be suppressed.
For example, since the thickness of the deformation allowable portion 35b is thinner than the thickness of the cooler 35 in the portion having the refrigerant flow path 35a, it is possible to suppress an increase in the size of the entire cooler 35 and the deformation allowable portion 35b. It is possible to promote the deformation of.
Since the deformation allowable portion 35b is provided at a position where it does not overlap with the refrigerant flow path 35a in a plan view from the thickness direction, the deformation allowable portion 35b and the case 31 are easily connected by the second fastening member 39. At the same time, it is possible to promote the deformation of the deformation allowable portion 35b.

以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において変形許容部35bは、弾性的に伸縮変形し易い形状に形成されるとしたが、これに限定されず、例えば平板状等の簡易な形状に形成されてもよい。
上述した実施形態において変形許容部35bは、弾性材料によって形成されるとしたが、これに限定されず、例えば剛性の低い材料等によって塑性変形可能に形成されてもよい。
Hereinafter, a modified example of the embodiment will be described.
In the above-described embodiment, the deformation allowable portion 35b is said to be formed in a shape that is elastically easily stretched and deformed, but the present invention is not limited to this, and the deformation allowable portion 35b may be formed in a simple shape such as a flat plate shape.
In the above-described embodiment, the deformable portion 35b is formed of an elastic material, but the present invention is not limited to this, and the deformable portion 35b may be formed so as to be plastically deformable by, for example, a material having low rigidity.

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 The embodiments of the present invention are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

10…駆動ユニット、11…モータ(回転電機)、13…制御ユニット、25…モータハウジング(筐体)、31…ケース(筐体)、33…パワーモジュール(電力変換器)、35…冷却器、35a…冷媒流路(冷媒通路)、35b…変形許容部(部位) 10 ... drive unit, 11 ... motor (rotary electric machine), 13 ... control unit, 25 ... motor housing (housing), 31 ... case (housing), 33 ... power module (power converter), 35 ... cooler, 35a ... Refrigerant flow path (refrigerant passage), 35b ... Deformation allowable part (part)

Claims (6)

回転電機と、
前記回転電機を制御する電力変換器と、
前記回転電機及び前記電力変換器を収容する筐体と、
を備え、
前記電力変換器は、
半導体素子と、
前記半導体素子が配置される冷却器と、
を備え、
前記冷却器は、
冷媒通路の外周に設けられて、前記筐体に固定されるとともに、前記筐体の熱変形に追従して変形する部位を備える
ことを特徴とする駆動ユニット。
With a rotary electric machine
The power converter that controls the rotary electric machine and
A housing that houses the rotary electric machine and the power converter,
With
The power converter
With semiconductor elements
A cooler in which the semiconductor element is arranged and
With
The cooler
A drive unit provided on the outer periphery of a refrigerant passage, fixed to the housing, and provided with a portion that deforms following thermal deformation of the housing.
前記部位の厚さは、前記冷媒通路を有する部分の前記冷却器の厚さよりも薄い
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動ユニット。
The drive unit according to claim 1, wherein the thickness of the portion is thinner than the thickness of the cooler of the portion having the refrigerant passage.
前記部位は、平板状に形成されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の駆動ユニット。
The drive unit according to claim 1 or 2, wherein the portion is formed in a flat plate shape.
前記部位は、平面視で前記冷媒通路とは重ならない位置に形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の駆動ユニット。
The drive unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the portion is formed at a position that does not overlap with the refrigerant passage in a plan view.
前記部位は、昜変形形状に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動ユニット。
The drive unit according to claim 1, wherein the portion is formed in a deformed shape.
前記部位は、変形可能材料により形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動ユニット。
The drive unit according to claim 1, wherein the portion is formed of a deformable material.
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