JP2024104869A - 車両駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ装置に対する冷却性能を低減することなく又は高めつつ、ケースに形成する冷却水路の範囲を低減又は無くす。
【解決手段】軸上に回転軸を有する回転電機と、軸まわりに円環状に延在し、回転電機に複数相の交流電力を供給するインバータ装置と、冷却水が通る第１冷却水路を形成する水路形成部材とを備え、第１冷却水路は、軸方向でインバータ装置と回転電機との間に延在する、車両駆動装置が開示される。
【選択図】図３Ａ

Description

本開示は、車両駆動装置に関する。

回転電機に対して軸方向に隣り合う態様で、軸まわりに円環状にインバータ装置を配置し、ケース（モータカバー）に、冷却水が通る冷却水路を形成して、インバータ装置を冷却する技術が知られている。

特開２０２２－１３８５１６号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、ケースに形成する冷却水路が複雑化しやすく、加工コストが増加するだけでなく、ケースを含む装置全体の軸方向の体格が増加しやすい。

そこで、１つの側面では、本開示は、インバータ装置に対する冷却性能を低減することなく又は高めつつ、ケースに形成する冷却水路の範囲を低減又は無くすことを目的とする。

１つの側面では、軸上に回転軸を有する回転電機と、
軸まわりに円環状に延在し、前記回転電機に複数相の交流電力を供給するインバータ装置と、
冷却水が通る第１冷却水路を形成する水路形成部材とを備え、
前記第１冷却水路は、軸方向で前記インバータ装置と前記回転電機との間に延在する、車両駆動装置が提供される。

１つの側面では、本開示によれば、インバータ装置に対する冷却性能を低減することなく又は高めつつ、ケースに形成する冷却水路の範囲を低減又は無くすことが可能となる。

回転電機を含む電気回路の一例の概略図である。 回転電機を含む車両用駆動システムのスケルトン図である。 冷却水路の一部を通る断面図である。 冷却水路の他の一部を通る断面図である。 本実施例による冷却系の全体を概略的に示す図である。 図４に示した冷却系の構造部分を示す斜視図であり、本実施例によるモータ駆動装置をＸ１側から視た斜視図である。 冷却水路における冷却水の流れの説明図である。 第２冷却水路の説明図であり、放熱部材を通る断面図である。 第１変形例による車両駆動装置の要部の断面図であり、冷却水路の一部を通る断面図である。 第２変形例による車両駆動装置の要部の断面図であり、冷却水路の一部を通る断面図である。 第３変形例による車両駆動装置の要部の断面図であり、冷却水路の一部を通る断面図である。 冷却水路における流路分岐部における圧力損失の低減方法の説明図である。 冷却水路における流路分岐部における圧力損失の低減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。また、図面では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

以下では、本実施例の車両駆動装置１０の電気系（制御系）、及び、本実施例の車両駆動装置１０を含む駆動システム全体を概説してから、本実施例の車両駆動装置１０の詳細について説明する。

［車両駆動装置の電気系］
図１は、回転電機１を含む電気回路２００の一例の概略図である。図１には、制御装置５００についても併せて示される。図１において、制御装置５００に対応付けられた点線矢印は、情報（信号やデータ）のやり取りを表す。

回転電機１は、制御装置５００によるインバータＩＮＶの制御を介して駆動される。図１に示す電気回路２００では、回転電機１は、電源ＶａにインバータＩＮＶを介して電気的に接続される。なお、インバータＩＮＶは、例えば、相ごとに、電源Ｖａの高電位側Ｐと低電位側Ｎとにそれぞれパワースイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ ＴｒａｎｓｉｓｔｏｒやＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ等）を備え、高電位側Ｐのパワースイッチング素子と低電位側Ｎのパワースイッチング素子とが上下アームを形成する。なお、インバータＩＮＶは、相ごとに、複数組の上下アームを備えてもよい。各パワースイッチング素子は、制御装置５００による制御下で、所望の回転トルクが発生するようにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動されてよい。なお、電源Ｖａは、例えば比較的定格電圧の高いバッテリであり、例えばリチウムイオンバッテリや燃料電池等であってよい。

本実施例では、図１に示す電気回路２００のように、電源Ｖａの高電位側Ｐと低電位側Ｎの間には、インバータＩＮＶに対して並列に、平滑コンデンサＣが電気的に接続される。なお、平滑コンデンサＣは、複数組、互いに並列に、電源Ｖａの高電位側Ｐと低電位側Ｎの間に電気的に接続されてもよい。また、電源ＶａとインバータＩＮＶとの間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられてもよい。

［駆動システム全体］
図２は、回転電機１を含む車両用駆動システム１００のスケルトン図である。図２には、Ｘ方向と、Ｘ方向に沿ったＸ１側とＸ２側が定義されている。Ｘ方向は、第１軸Ａ１の方向（以下、「軸方向」とも称する）に平行である。

図２に示す例では、車両用駆動システム１００は、車輪Ｗの駆動源となる回転電機１と、回転電機１と車輪Ｗとを結ぶ動力伝達経路に設けられた駆動伝達機構７と、を備える。駆動伝達機構７は、入力部材３と、カウンタギヤ機構４と、差動歯車機構５と、左右の出力部材６１、６２と、を備える。

入力部材３は、入力軸３１と、入力ギヤ３２とを有する。入力軸３１は、第１軸Ａ１まわりに回転する回転部材である。入力ギヤ３２は、回転電機１からの回転トルク（駆動力）をカウンタギヤ機構４に伝達するギヤである。入力ギヤ３２は、入力部材３の入力軸３１と一体的に回転するように、入力部材３の入力軸３１に連結される。

カウンタギヤ機構４は、動力伝達経路において、入力部材３と差動歯車機構５との間に配置される。カウンタギヤ機構４は、カウンタ軸４１と、第１カウンタギヤ４２と、第２カウンタギヤ４３とを有する。

カウンタ軸４１は、第２軸Ａ２まわりに回転する回転部材である。第２軸Ａ２は、第１軸Ａ１に平行に延在する。第１カウンタギヤ４２は、カウンタギヤ機構４の入力要素である。第１カウンタギヤ４２は、入力部材３の入力ギヤ３２と噛み合う。第１カウンタギヤ４２は、カウンタ軸４１と一体的に回転するように、カウンタ軸４１に連結される。

第２カウンタギヤ４３は、カウンタギヤ機構４の出力要素である。本実施例では、一例として、第２カウンタギヤ４３は、第１カウンタギヤ４２よりも小径に形成される。第２カウンタギヤ４３は、カウンタ軸４１と一体的に回転するように、カウンタ軸４１に連結される。

差動歯車機構５は、その回転軸心としての第３軸Ａ３上に配置される。第３軸Ａ３は、第１軸Ａ１に平行に延在する。差動歯車機構５は、回転電機１の側から伝達される駆動力を、左右の出力部材６１、６２に分配する。差動歯車機構５は、差動入力ギヤ５１を備え、差動入力ギヤ５１は、カウンタギヤ機構４の第２カウンタギヤ４３と噛み合う。また、差動歯車機構５は、差動ケース５２を備え、差動ケース５２内には、ピニオンシャフトや、ピニオンギヤ、左右のサイドギヤ等が収容される。左右のサイドギヤは、それぞれ、左右の出力部材６１、６２と一体的に回転するように連結される。

左右の出力部材６１、６２のそれぞれは、左右の車輪Ｗに駆動連結される。左右の出力部材６１、６２のそれぞれは、差動歯車機構５によって分配された駆動力を車輪Ｗに伝達する。なお、左右の出力部材６１、６２は、２つ以上の部材により構成されてもよい。

このようにして回転電機１は、駆動伝達機構７を介して車輪Ｗを駆動する。ただし、他の実施例では、回転電機１は、ホイールインモータとして、車輪内に配置されてもよい。この場合、車両用駆動システム１００は、駆動伝達機構７を含まない構成であってよい。また、他の実施例では、駆動伝達機構７の一部又は全部を共用化する複数の回転電機１が設けられてもよい。

［車両駆動装置の詳細］
図３Ａ及び図３Ｂは、本実施例の車両駆動装置１０の要部の断面図であり、図３Ａは、冷却水路７０の一部を通る断面図であり、図３Ｂは、冷却水路７０の他の一部を通る断面図である。

車両駆動装置１０は、上述した回転電機１と、ケース２と、モータ駆動装置８とを含む。

車両駆動装置１０は、車両用駆動システム１００の一部として車両に搭載され、上述したように、車両を前進又は後退させる駆動力を生成する。なお、車両は、任意の形態であり、例えば４輪の自動車であってもよいし、バス、トラック、二輪車や建設機械等であってもよい。なお、車両駆動装置１０は、他の駆動源（例えば内燃機関）とともに車両に搭載されてもよい。

回転電機１は、ロータ３１０及びステータ３２０を有する。図３Ａ及び図３Ｂには、回転電機１の軸方向一端側（Ｘ１側）の一部が示されている。回転電機１は、インナロータタイプであり、ステータ３２０がロータ３１０の径方向外側を囲繞するように設けられる。すなわち、ロータ３１０は、ステータ３２０の径方向内側に配置される。

ロータ３１０は、ロータコア３１２と、シャフト部３１４とを備える。

ロータコア３１２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなってよい。ロータコア３１２の内部には、永久磁石３２５が埋め込まれてよい。あるいは、永久磁石３２５は、ロータコア３１２の外周面に取り付けられてもよい。なお、永久磁石３２５の配列等は任意である。ロータコア３１２は、シャフト部３１４の外周面に固定され、シャフト部３１４と一体となって回転する。

シャフト部３１４は、第１軸Ａ１上に配置され、回転電機１の回転軸を第１軸Ａ１上に画成する。シャフト部３１４は、ロータコア３１２が固定される部分よりもＸ１側において、ケース２のモータカバー２５２（後述）にベアリング２４０を介して回転可能に支持される。なお、シャフト部３１４は、回転電機１の軸方向他端側（Ｘ２側）において、ベアリング２４０に対応するベアリングを介してケース２に回転可能に支持される。このようにして、シャフト部３１４が軸方向両端で回転可能にケース２に支持されてよい。

シャフト部３１４は、例えば中空管の形態であり、中空内部３１４Ａを有する。中空内部３１４Ａは、シャフト部３１４の軸方向の全長にわたり延在してよい。中空内部３１４Ａは、軸心油路として機能することができる。この場合、シャフト部３１４は、ステータ３２０のコイルエンド部３２２Ａ等に油を吐出する油孔が形成されてよい。

ステータ３２０は、ステータコア３２１と、ステータコイル３２２とを備える。

ステータコア３２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなってよい。ステータコア３２１の内周部には、径方向内側に突出するティース（図示せず）が放射状に形成される。

ステータコイル３２２は、例えば断面平角状又は断面円形状の導体に絶縁被膜が付与された形態であってよい。ステータコイル３２２は、ステータコア３２１のティース（図示せず）まわりに巻装される。なお、ステータコイル３２２は、例えば、１つ以上の並列関係で、Ｙ結線で電気的に接続されてもよいし、Δ結線で電気的に接続されてもよい。

ステータコイル３２２は、ステータコア３２１のスロットから軸方向外側に突出する部分であるコイルエンド部３２２Ａを有する。以下の説明において、コイルエンド部３２２Ａとは、特に言及しない限り、ステータコイル３２２の一部であって、ステータコア３２１の軸方向両側のそれぞれで周方向に沿って延在する部分のうちの、リード側である軸方向一端側（Ｘ１側）に沿って延在する部分を指す。

ケース２は、例えばアルミ等により形成されてよい。ケース２は、例えば鋳造等により形成できる。ケース２は、複数のケース部材やカバー部材の組み合わせにより形成されてよい。この場合、ケース２は、一体的に結合される各部材を含み、当該各部材の形状や材質等は任意である。本実施例では、ケース２は、モータケース２５０と、モータカバー２５２とを含む。ケース２は、回転電機１及びモータ駆動装置８を収容する。また、図２に示した車両用駆動システム１００の場合、ケース２は、図２に模式的に示すように、駆動伝達機構７を更に収容してもよい。

モータケース２５０は、回転電機１を収容するモータ収容室ＳＰ１を形成する。なお、モータ収容室ＳＰ１は、回転電機１（及び／又は駆動伝達機構７）を冷却及び／又は潤滑するための油を含む油密空間であってよい。モータケース２５０は、回転電機１の径方向外側を囲繞する周壁部を有する形態である。モータケース２５０は、複数の部材を結合して実現されてもよい。また、モータケース２５０は、軸方向他端側（Ｘ２側）で、駆動伝達機構７を収容する他のケース部材に一体化されてよい。

モータカバー２５２は、比較的高い伝熱性を有する材料（例えばアルミ）により形成される。モータカバー２５２は、モータケース２５０の軸方向一端側（Ｘ１側）に結合される。モータカバー２５２は、モータ収容室ＳＰ１における軸方向一端側（Ｘ１側）を覆うカバーの形態であり、回転電機１に軸方向に対向する。この場合、モータカバー２５２は、モータケース２５０の軸方向一端側（Ｘ１側）の開口部を完全に又は略完全に閉塞する態様で覆ってもよい。

モータカバー２５２は、モータ駆動装置８を収容するインバータ収容室ＳＰ２を形成する。なお、インバータ収容室ＳＰ２の一部は、モータケース２５０により形成されてもよいし、逆に、モータ収容室ＳＰ１の一部は、モータカバー２５２により形成されてもよい。

モータカバー２５２は、モータ駆動装置８を支持する。例えばモータ駆動装置８は、後述するモジュールの形態で、モータカバー２５２に取り付けられてもよい。これにより、モータカバー２５２にモータ駆動装置８の一部又は全体を組み付けてから、モータカバー２５２とモータケース２５０とを結合でき、モータ駆動装置８の組み付け性が向上する。

モータカバー２５２には、ロータ３１０を回転可能に支持するベアリング２４０が設けられる。すなわち、モータカバー２５２は、ベアリング２４０を支持するベアリング支持部２５２４を有する。なお、ベアリング支持部２５２４とは、モータカバー２５２のうちの、ベアリング２４０が設けられる軸方向範囲の部分全体を指す。

ベアリング２４０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、シャフト部３１４のＸ１側の端部における径方向外側に設けられる。具体的には、ベアリング２４０は、アウタレースの径方向外側がモータカバー２５２に支持され、インナレースの径方向内側がシャフト部３１４の外周面に支持される。なお、変形例では、逆に、ベアリング２４０は、インナレースの径方向内側がモータカバー２５２に支持され、アウタレースの径方向外側がシャフト部３１４の内周面に支持されてもよい。

モータカバー２５２は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１軸Ａ１を中心とした円形状の底部２５２１と、底部２５２１の外周縁から軸方向他端側（Ｘ２側）へと突出する周壁部２５２２とを含み、底部２５２１と周壁部２５２２とが、インバータ収容室ＳＰ２を画成する。底部２５２１における軸方向他端側（Ｘ２側）の中央部（第１軸Ａ１を中心とした部分）には、ベアリング支持部２５２４が設定される。

インバータ収容室ＳＰ２は、空間であってもよいが、好ましくは、比較的高い伝熱性を有するフィラーを含む樹脂により封止される。すなわち、モータカバー２５２は、好ましくは、伝熱性のモールド樹脂部２５２３を有する。この場合、モールド樹脂部２５２３は、後述するモータ駆動装置８を封止して支持する機能と、モータ収容室ＳＰ１内の油に対してモータ駆動装置８を保護する機能と、モータ駆動装置８からの熱を冷却水路７０（後述）内の冷却水へと伝達する機能を有することができる。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、モールド樹脂部２５２３内に封止される要素（後述するインバータモジュール９０等）の一部が透視で示されている。また、図３Ａ及び図３Ｂでは、モールド樹脂部２５２３は、制御基板８４を封止していないが、制御基板８４のＸ１側又は両側に延在してもよい。

モータ駆動装置８は、パワーモジュール８０と、コンデンサモジュール８２と、制御基板８４とを含む。

本実施例では、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、後出の図５に示すように、複数の組（図５に示す例では、１２組）をなして、周方向に沿って配置される。パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数は、回転電機１の仕様に応じて変化させる。基本的には、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数が増加すると、回転電機１の出力が大きくなる。従って、回転電機１の設計の際に、パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２の組の数が異なる複数のバリエーションを設定できる。

パワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、好ましくは、複数の組のそれぞれにおいて、一体化された組立体の形態である。すなわち、各組のパワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２は、一体化されたインバータモジュール９０（図３Ａ及び図３Ｂ参照）を形成する。

インバータモジュール９０のそれぞれにおいて、パワーモジュール８０は同じ構成を有し、コンデンサモジュール８２は同じ構成（電気的特性や形状等）を有する。これにより、インバータモジュール９０ごとの交換や整備も可能であり、汎用性を高めることができる。本実施例では、インバータモジュール９０のそれぞれにおいて、パワーモジュール８０は、サブモジュール８００と、放熱部材８１０とを含む（図３Ａ及び図３Ｂ参照）。

サブモジュール８００のそれぞれは、インバータＩＮＶ（図１参照）における一の相に係る上下アームを形成する。なお、サブモジュール８００のそれぞれは、配線部８８のバスバー８８６を介して電源Ｖａ等に電気的に接続されてよい。

放熱部材８１０は、比較的高い伝熱性を有する材料（例えばアルミ）により形成される。本実施例では、放熱部材８１０は、中実のブロックの形態である。これにより、放熱部材８１０の熱容量を効率的に高めることができる。

制御基板８４は、制御装置５００（図１参照）の一部又は全体を形成する。制御基板８４は、平らな形態であり、例えば多層プリント基板により形成されてもよい。制御基板８４は、基板表面に対する法線方向が軸方向に沿う向きに配置される。これにより、制御基板８４を軸方向の僅かな隙間を利用して配置できる。例えば、本実施例では、制御基板８４は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、軸方向で回転電機１とインバータモジュール９０との間に配置されてよい。より詳細には、制御基板８４は、軸方向で回転電機１のコイルエンド部３２２Ａとパワーモジュール８０及びコンデンサモジュール８２との間に配置されてよい。これにより、デッドスペースになりやすいスペースを利用した効率的な配置を実現できる。また、制御基板８４は、軸方向に視て、コイルエンド部３２２Ａにオーバラップする径方向位置まで径方向外側に延在できるので、制御基板８４の面積（回路部形成範囲）の最大化を図ることができる。

制御基板８４は、第１軸Ａ１を中心とした円環状の形態である。この場合、周方向に沿って配置された複数のパワーモジュール８０のいずれに対してもその近傍に制御基板８４を配置できる。これにより、パワーモジュール８０のサブモジュール８００を形成する各パワー半導体チップ（例えばパワースイッチング素子のゲート端子）と制御基板８４の駆動回路（図示せず）との間の電気的な接続（図示せず）が容易となる。

次に、図３Ａ及び図３Ｂとともに、図４以降を参照しつつ、本実施例による車両駆動装置１０に適用可能な冷却系７００の一例について説明する。

図４は、本実施例による冷却系７００の全体を概略的に示す図である。

図４では、ウォーターポンプ７９０から吐出された冷却水は、ラジエータ７９２を通る。なお、冷却水は、例えばＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を含む水であってよい。ラジエータ７９２では冷却水は外気と熱交換を行うことで冷却される。ラジエータ７９２を介して冷却された冷却水は、流路７２８を通って、入口側水路部７１２に向かって流れる（矢印Ｒ３５０参照）。入口側水路部７１２に導入された冷却水は、入口側水路部７１２を流れつつ（矢印Ｒ３５２参照）、複数のモジュール冷却流路３３０に分配される（矢印Ｒ３５４参照）。複数のモジュール冷却流路３３０を流れる冷却水は、後述するように、インバータモジュール９０のパワーモジュール８０等を冷却する。各モジュール冷却流路３３０を通った冷却水は、共通の出口側水路部７１６に導入（収集）され、共通の出口側水路部７１６を流れる（矢印Ｒ３５６参照）。そして、その後、各種冷却に供された冷却水は、流路７２９を通って、ウォーターポンプ７９０の吸引側へと戻される（矢印Ｒ３５８参照）。このようにして、冷却水は、インバータモジュール９０を冷却しつつ、循環する。なお、図４では、ウォーターポンプ７９０は、出口側水路部７１６とラジエータ７９２の間に配置されているが、出口側水路部７１６をラジエータ７９２に接続し、ウォーターポンプ７９０をラジエータ７９２と入口側水路部７１２の間に配置してもよい。

図５は、図４に示した冷却系７００の構造部分（水路形成部材７５０）を示す斜視図であり、本実施例によるモータ駆動装置８をＸ１側から視た斜視図である。図６は、冷却水路７０における冷却水の流れの説明図であり、水路形成部材７５０（冷却水路７０の外殻）を概略的に示す図である。図７は、第２冷却水路７２の説明図であり、放熱部材８１０を通る断面図である。

以下では、径方向、軸方向及び周方向の各用語は、特に言及しない限り、第１軸Ａ１に関する各方向である。すなわち、軸方向は、第１軸Ａ１に平行な方向（第１軸Ａ１と同軸の線に沿った方向を含む）であり、径方向は、第１軸Ａ１を通りかつ第１軸Ａ１に直交する方向であり、周方向は、第１軸Ａ１に直交する任意の平面内における第１軸Ａ１まわりの方向である。また、軸まわりとは、第１軸Ａ１まわりを指す。

また、以下では、上流側及び下流側とは、図４に示した冷却系７００における冷却水の流れ（図６も参照）に沿った方向を基準とする。具体的には、上流側とは、ウォーターポンプ７９０の吐出側に近い側を指し、下流側とは、図４に示した冷却系７００において、ウォーターポンプ７９０の吸引側に近い側を指す。

本実施例による水路形成部材７５０は、図４に示した冷却系７００を形成する各種冷却水路のうちの、車両駆動装置１０における冷却水路７０を形成する。水路形成部材７５０は、複数の部材の組み合わせにより形成されてもよい。水路形成部材７５０は、後述するようにパイプ（管状部材）の形態であってもよい。また、水路形成部材７５０の一部は、ケース２自体により実現されてもよい。ただし、本実施例によれば、後述する構成を有することで、冷却水路７０のうちの、ケース２に形成する水路部分を低減又は無くすことができる。

本実施例では、冷却水路７０は、第１冷却水路７１と、第２冷却水路７２と、第３冷却水路７３とを含む。

第１冷却水路７１は、後述する第２冷却水路７２とともに、図４に示したモジュール冷却流路３３０を形成する。第１冷却水路７１は、軸方向でインバータモジュール９０と回転電機１との間に延在する。本実施例では、第１冷却水路７１は、軸方向でインバータモジュール９０と制御基板８４の間に延在する。これにより、第１冷却水路７１内を流れる冷却水によりインバータモジュール９０及び制御基板８４を効果的に冷却できる。なお、第１冷却水路７１は、モールド樹脂部２５２３を介してインバータモジュール９０に熱的に接続されてもよい。

第１冷却水路７１は、軸方向に視て、インバータモジュール９０に重なる。本実施例では、第１冷却水路７１は、軸方向に視て、インバータモジュール９０のパワーモジュール８０に重なる。これにより、第１冷却水路７１内を流れる冷却水によりパワーモジュール８０を効果的に冷却できる。

本実施例では、第１冷却水路７１は、周方向で隣り合う２つのインバータモジュール９０ごとに１つずつ、設けられる。例えば、１２組のインバータモジュール９０が設けられる場合、６つの第１冷却水路７１が設けられる。これにより、インバータモジュール９０ごとに設けられる場合に比べて効率的な構成を実現できる。この場合、相ごとに、２つの第１冷却水路７１が設けられてよい。各第１冷却水路７１は、実質的に同じであってよく、以下では、特に言及しない限り、任意の一の第１冷却水路７１について説明する。また、以下では、対応する２つのインバータモジュール９０とは、説明対象の一の第１冷却水路７１が設けられる２つのインバータモジュール９０を指す。

本実施例では、第１冷却水路７１は、入口側水路部７１２と、接続水路部７１４と、出口側水路部７１６とを含む。

入口側水路部７１２は、後述する第３冷却水路７３の供給側水路７３１から後述する第２冷却水路７２へと冷却水を導入するための流路を形成する。すなわち、入口側水路部７１２は、一端が供給側水路７３１に接続され、他端が第２冷却水路７２に接続される。入口側水路部７１２は、径方向に延在し、径方向内側で供給側水路７３１に接続され、径方向外側で第２冷却水路７２に接続される。

接続水路部７１４は、対応する２つのインバータモジュール９０間を接続する流路である。すなわち、接続水路部７１４は、一のインバータモジュール９０に係る第２冷却水路７２と他の一のインバータモジュール９０に係る第２冷却水路７２との間に配置される。接続水路部７１４は、対応する２つのインバータモジュール９０に係る周方向範囲において周方向に延在してよい。

出口側水路部７１６は、後述する第２冷却水路７２からの冷却水を、後述する第３冷却水路７３の排出側水路７３２に導入するための流路を形成する。すなわち、出口側水路部７１６は、一端が第２冷却水路７２に接続され、他端が排出側水路７３２に接続される。出口側水路部７１６は、径方向に延在し、径方向外側で第２冷却水路７２に接続され、径方向内側で排出側水路７３２に接続される。

第２冷却水路７２は、上述したように、第１冷却水路７１とともに、図４に示したモジュール冷却流路３３０を形成する。第２冷却水路７２は、第１冷却水路７１に連通する。

第２冷却水路７２は、インバータモジュール９０に設けられる。本実施例では、第２冷却水路７２は、インバータモジュール９０ごとに設けられる。具体的には、一の第１冷却水路７１に対応して設けられる２つの第２冷却水路７２は、対応する２つのインバータモジュール９０のうちの、上流側のインバータモジュール９０に設けられる上流側の第２冷却水路７２と、下流側のインバータモジュール９０に設けられる下流側の第２冷却水路７２とからなる。

第２冷却水路７２は、インバータモジュール９０に接触する態様で配置されてもよいが、好ましくは、インバータモジュール９０内を通る。本実施例では、第２冷却水路７２は、図７に示すように、対応するインバータモジュール９０のうちの放熱部材８１０を通る。具体的には、放熱部材８１０は、内部に第２冷却水路７２を形成する流路部８１１を有する。この場合、放熱部材８１０内の流路部は、空洞部の形態であってもよいし、加工孔であってもよいし、管状部材が内蔵又は挿通される形態であってもよい。これにより、第２冷却水路７２内を流れる冷却水により放熱部材８１０を効果的に冷却でき、その結果、放熱部材８１０を介してパワーモジュール８０を効果的に冷却できる。

第３冷却水路７３は、第１冷却水路７１に連通する。第３冷却水路７３は、軸方向に視て、径方向でインバータモジュール９０と第１軸Ａ１との間に、かつ、軸まわりに、延在する。すなわち、第３冷却水路７３は、軸方向に視て、円環状の形態であり、径方向でインバータモジュール９０とシャフト部３１４との間に、周方向に延在する。これにより、デッドスペースとなりやすい、径方向でインバータモジュール９０とシャフト部３１４との間の空間、を利用して、第３冷却水路７３を効率的に配置できる。なお、本実施例では、第３冷却水路７３は、周方向で連続する円環状の形態であるが、周方向の一部が分断された円環状の形態であってよい。例えば、第３冷却水路７３は、相ごとに円弧状の形態を有し、全体として円環状の形態を有してもよい。

第３冷却水路７３は、供給側水路７３１と、排出側水路７３２とを含む。供給側水路７３１及び排出側水路７３２は、ともに、軸方向に視て、径方向でインバータモジュール９０とシャフト部３１４との間に、かつ、軸まわりに、延在する。

供給側水路７３１は、図４を参照して上述したように、ウォーターポンプ７９０から吐出される冷却水を第１冷却水路７１へと供給する。排出側水路７３２は、第２冷却水路７２からの冷却水をウォーターポンプ７９０の吸引側へと戻す。本実施例では、供給側水路７３１は、図５に示すように、排出側水路７３２よりもＸ２側かつ径方向内側に延在する。すなわち、供給側水路７３１は、排出側水路７３２よりも軸方向で制御基板８４に近い側で、周方向に延在する。これにより、供給側水路７３１を流れる冷却水により制御基板８４を効果的に冷却できる。なお、供給側水路７３１が排出側水路７３２よりも上流側であるがゆえに、供給側水路７３１を流れる冷却水は、排出側水路７３２を流れる冷却水よりも低温となる傾向がある。

供給側水路７３１には、図５に示すように、周方向に沿った複数の位置（本実施例では、６つの位置）で、６つの第１冷却水路７１の入口側水路部７１２が接続される。この際、６つの第１冷却水路７１の入口側水路部７１２は、それぞれの径方向内側端部が供給側水路７３１に径方向に接続されてよい。また、供給側水路７３１には、周方向に沿った複数の位置（本実施例では、２つの位置）で、ウォーターポンプ７９０の吐出側（図４の流路７２８参照）に接続される導入管部７３１０を有してよい。なお、導入管部７３１０は、図３Ａに示すように、モータカバー２５２を貫通する態様で、軸方向に延在してもよい。なお、導入管部７３１０の一部は、モータカバー２５２に形成されてもよい。

排出側水路７３２には、図５に示すように、周方向に沿った複数の位置（本実施例では、６つの位置）で、６つの第１冷却水路７１の出口側水路部７１６が接続される。この際、６つの第１冷却水路７１の出口側水路部７１６は、それぞれの径方向内側端部が排出側水路７３２に径方向に接続されてよい。また、排出側水路７３２には、周方向に沿った複数の位置（本実施例では、２つの位置）で、ウォーターポンプ７９０の吸引側（図４の流路７２９参照）に接続される排出管部７３２０を有してよい。なお、排出管部７３２０は、図３Ｂに示すように、モータカバー２５２を貫通する態様で、軸方向に延在してもよい。なお、排出管部７３２０の一部は、モータカバー２５２に形成されてもよい。

なお、第３冷却水路７３は、一部（例えば導入管部７３１０や排出管部７３２０等）を除いて、第１冷却水路７１と同様、軸方向で、軸方向でインバータモジュール９０と回転電機１との間に延在してもよい。

ここで、図６を参照して、本実施例により冷却水路７０を通る冷却水の流れを概説する。なお、図６には、各部を通る冷却水の流れが、矢印Ｒ４１からＲ４５で模式的に示されている。

ウォーターポンプ７９０からの冷却水は、矢印Ｒ４１に示すように、第３冷却水路７３の導入管部７３１０から第３冷却水路７３の供給側水路７３１に導入される。第３冷却水路７３の供給側水路７３１に導入された冷却水は、供給側水路７３１の円環状部分を流れつつ、周方向の複数の位置（本実施例では、６つの位置）で、第１冷却水路７１の入口側水路部７１２へと分配される。

それぞれの入口側水路部７１２を流れる冷却水は、矢印Ｒ４２に示すように、上流側のインバータモジュール９０に係る放熱部材８１０内の第２冷却水路７２（図６では図示せず、図７参照）を通り、放熱部材８１０から熱を奪う。これにより、上流側のインバータモジュール９０（特にパワーモジュール８０）が冷却される。

このようにして、上流側のインバータモジュール９０に係る第２冷却水路７２を通った冷却水は、矢印Ｒ４３に示すように、第１冷却水路７１の接続水路部７１４を介して、下流側のインバータモジュール９０に係る第２冷却水路７２へと導入される。下流側のインバータモジュール９０に係る第２冷却水路７２を流れる冷却水は、矢印Ｒ４４に示すように、下流側のインバータモジュール９０に係る放熱部材８１０内の第２冷却水路７２（図６では図示せず）を通り、放熱部材８１０から熱を奪う。これにより、下流側のインバータモジュール９０（特にパワーモジュール８０）が冷却される。

このようにして、下流側のインバータモジュール９０に係る第２冷却水路７２を通った冷却水は、矢印Ｒ４５に示すように、第１冷却水路７１の出口側水路部７１６を介して、第３冷却水路７３の排出側水路７３２に排出（収集）される。そして、排出管部７３２０を介してウォーターポンプ７９０の吸引側へと戻される。

このようにして本実施例によれば、水路形成部材７５０を用いて、ケース２に流路部を実質的に形成することなく、冷却水路７０を形成できる。これにより、ケース２に流路部を形成する場合に生じる不都合（例えば加工コストや、軸方向の体格増加）を防止できる。

特に、本実施例によれば、上述したように、第３冷却水路７３の供給側水路７３１及び排出側水路７３２は、円環状の形態であり、径方向でインバータモジュール９０とシャフト部３１４との間のスペースを利用して配置可能である。これにより、車両駆動装置１０の体格低減を図ることができる。

また、本実施例によれば、第３冷却水路７３の供給側水路７３１は、軸方向で制御基板８４の近傍に配置できるので、供給側水路７３１を流れる冷却水により制御基板８４上の電子部品を効果的に冷却できる。また、供給側水路７３１は、円環状の形態であるので、周方向に沿った各位置で制御基板８４を冷却できる。

また、本実施例によれば、第３冷却水路７３の供給側水路７３１は、円環状の形態であるので、周方向に沿って配置される複数のインバータモジュール９０へと冷却水を効率的に供給できる。すなわち、供給側水路７３１には、図５に示すように、周方向に沿った複数の位置（本実施例では、６つの位置）で、６つの第１冷却水路７１を接続できる。これにより、各第１冷却水路７１には、略同一温度の冷却水を供給できるので、第２冷却水路７２による複数のインバータモジュール９０に対する冷却能力の均一化を図ることができる。

また、本実施例によれば、各第１冷却水路７１は、上述したように、軸方向で制御基板８４の近傍に配置できるので、各第１冷却水路７１を流れる冷却水により制御基板８４上の電子部品を効果的に冷却できる。各第１冷却水路７１は、第３冷却水路７３の供給側水路７３１とは異なる径方向位置に延在するので、第３冷却水路７３と協動して、制御基板８４を全体にわたって冷却できる。

次に、図８以降を参照して、本実施例に対する変形例について説明する。以下では、上述した実施例と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する場合がある。

図８は、第１変形例による車両駆動装置１０Ａの要部の断面図であり、冷却水路７０Ａの一部を通る断面図である。

本変形例による車両駆動装置１０Ａは、上述した実施例による車両駆動装置１０に対して、冷却水路７０が冷却水路７０Ａにより置換された点が異なる。

冷却水路７０Ａは、上述した実施例による冷却水路７０に対して、第１冷却水路７１が、第１冷却水路７１Ａで置換された点が異なる。

第１冷却水路７１Ａは、上述した実施例による第１冷却水路７１に対して、軸方向でコンデンサモジュール８２と制御基板８４との間に、円環状の流路７１５Ａを更に有する点が異なる。円環状の流路７１５Ａは、上述したウォーターポンプ７９０の吐出側と吸引側との間に配置されてよい。例えば、円環状の流路７１５Ａは、供給側水路７３１に接続されるとともに、排出側水路７３２に接続されてよい。この際、円環状の流路７１５Ａは、第２冷却水路７２の下流側に接続されてもよいし、第２冷却水路７２とは別に並列に、供給側水路７３１に接続されてもよい。

円環状の流路７１５Ａは、軸方向に視て、コンデンサモジュール８２に重なる。円環状の流路７１５Ａは、図８の断面視で模式的に示すように、同心状に２本配置されてもよい。これにより、円環状の流路７１５Ａを通る冷却水によりコンデンサモジュール８２を効果的に冷却できる。なお、円環状の流路７１５Ａは、モールド樹脂部２５２３を介してコンデンサモジュール８２に熱的に接続されてもよいし、コンデンサモジュール８２内に延在する流路を更に含んでもよい。

円環状の流路７１５Ａは、好ましくは、軸方向で制御基板８４の近傍に配置される。これにより、円環状の流路７１５Ａを通る冷却水により制御基板８４上の電子部品を効果的に冷却できる。

このような変形例によっても、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。また、本変形例によれば、円環状の流路７１５Ａを有することで、コンデンサモジュール８２に対する冷却能力を効果的に高めることができる。

なお、図８に示す例では、円環状の流路７１５Ａは、コンデンサモジュール８２に対してわずかに離れて配置されているが、コンデンサモジュール８２に接触して配置されてもよい。また、２本の円環状の流路７１５Ａに代えて、１本の円環状の流路が利用されてもよいし、径方向に蛇行しつつ周方向に延在する流路が利用されてもよい。また、円環状の流路７１５Ａに代えて、２つのインバータモジュール９０ごとに設けられる流路であって、軸方向に視てコンデンサモジュール８２に重なる流路が利用されてもよい。

図９は、第２変形例による車両駆動装置１０Ｂの要部の断面図であり、冷却水路７０Ｂの一部を通る断面図である。

冷却水路７０Ｂは、上述した実施例による冷却水路７０に対して、第１冷却水路７１が、第１冷却水路７１Ｂで置換された点が異なる。

第１冷却水路７１Ｂは、上述した実施例による第１冷却水路７１に対して、制御基板８４Ｂと回転電機１の間に、円環状の流路７１５Ｂを更に有する点が異なる。円環状の流路７１５Ｂは、上述したウォーターポンプ７９０の吐出側と吸引側との間に配置されてよい。例えば、円環状の流路７１５Ｂは、供給側水路７３１に接続されるとともに、排出側水路７３２に接続されてよい。この際、円環状の流路７１５Ｂは、第２冷却水路７２の下流側に接続されてもよいし、第２冷却水路７２とは別に並列に、供給側水路７３１に接続されてもよい。

円環状の流路７１５Ｂは、好ましくは、軸方向に視て、コンデンサモジュール８２に重なる。円環状の流路７１５Ｂは、図９の断面視で模式的に示すように、同心状に２本配置されてもよい。これにより、円環状の流路７１５Ｂを通る冷却水によりコンデンサモジュール８２を効果的に冷却できる。

また、円環状の流路７１５Ｂは、コイルエンド部３２２Ａの近傍に延在してもよい。これにより、高温化しやすいコイルエンド部３２２Ａを、円環状の流路７１５Ｂを通る冷却水により効果的に冷却できる。なお、円環状の流路７１５Ｂは、軸方向に視て、コイルエンド部３２２Ａに重なる態様で設けられてもよい。

また、円環状の流路７１５Ｂは、好ましくは、軸方向で制御基板８４Ｂの近傍に配置される。これにより、円環状の流路７１５Ｂを通る冷却水により制御基板８４Ｂ上の電子部品を効果的に冷却できる。なお、本変形例では、制御基板８４Ｂには、円環状の流路７１５Ｂと、供給側水路７３１及び排出側水路７３２とを接続するための流路部が通る軸方向の貫通孔８４５Ｂが形成されてよい。

このような変形例によっても、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。また、本変形例によれば、冷却水路７０Ｂを通る冷却水により、コイルエンド部３２２Ａを効果的に冷却できる。なお、この場合、コイルエンド部３２２Ａに対する油冷構造（例えば、径方向内外から油をコイルエンド部３２２Ａに供給する構造）が不要化されてもよい。

図１０は、第３変形例による車両駆動装置１０Ｃの要部の断面図であり、冷却水路７０Ｃの一部を通る断面図である。

冷却水路７０Ｃは、上述した実施例による冷却水路７０に対して、第１冷却水路７１が、第１冷却水路７１Ｃで置換され、かつ、第３冷却水路７３が第３冷却水路７３Ｃで置換された点が異なる。

第１冷却水路７１Ｃは、上述した実施例による第１冷却水路７１に対して、制御基板８４ＣのＸ２側に延在する点が異なる。すなわち、第１冷却水路７１Ｃは、軸方向で制御基板８４Ｃと回転電機１との間に配置される。なお、図１０には、第１冷却水路７１Ｃのうちの、接続水路部７１４Ｃが図示されている。

第３冷却水路７３Ｃは、上述した実施例による第３冷却水路７３に対して、供給側水路７３１が供給側水路７３１Ｃで置換された点が異なる。供給側水路７３１Ｃは、上述した実施例による供給側水路７３１に対して、制御基板８４ＣのＸ２側に延在する点が異なる。すなわち、供給側水路７３１Ｃは、第１冷却水路７１Ｃと同様、軸方向で制御基板８４Ｃと回転電機１との間に配置される。

なお、本変形例では、制御基板８４Ｃには、ウォーターポンプ７９０からの流路７２８と、第３冷却水路７３Ｃの供給側水路７３１Ｃとを接続するための導入管部７３１０Ｃが通る軸方向の貫通孔８４５０Ｃが形成されてよい。また、制御基板８４Ｃには、第１冷却水路７１Ｃの接続水路部７１４Ｃと各第２冷却水路７２とを接続するための流路部（図示せず）が通る軸方向の貫通孔８４５２Ｃが形成されてよい。また、制御基板８４Ｃには、インバータモジュール９０を通る第２冷却水路７２と、第１冷却水路７１の入口側水路部７１２や出口側水路部７１６（ともに図示せず）とを接続するための流路部（図示せず）が通る軸方向の貫通孔８４５４Ｃが形成されてよい。

次に、図１１及び図１２を参照して、上述した実施例による冷却水路７０（及び上述した各変形例）における流路分岐部に適用可能な圧力損失低減構造について説明する。

図１１及び図１２は、冷却水路７０における流路分岐部７９における圧力損失の低減方法の説明図であり、冷却水路７０における流路分岐部７９を概略的に示す断面図である。図１１及び図１２のそれぞれにおいて、矢印（３つ）は、冷却水の流れ方向を模式的に示している。

本実施例による冷却水路７０は、図１１に示すように、流路分岐部７９を有する。流路分岐部７９は、例えば、第３冷却水路７３の供給側水路７３１と第１冷却水路７１の入口側水路部７１２との接続部分（図６参照）であってもよい。また、流路分岐部７９は、第１冷却水路７１の出口側水路部７１６と第３冷却水路７３の排出側水路７３２との接続部分（図６参照）であってもよい。あるいは、流路分岐部７９は、第２冷却水路７２と第１冷却水路７１との間の接続部分であってもよい。

流路分岐部７９では、各管路が９０度に近い角度で交差するため（図１１のＱ８部参照）、圧力損失が大きくなりやすい。

従って、流路分岐部７９では、好ましくは、図１２に示すように、分岐前の流れが当たる側の正面部分（図１２のＱ９部参照）が、流れ方向に対向する側に凹む形態を有する。この場合、分岐前の流れが、図１２に示す左右方向に傾斜した傾斜面に沿って、左右方向に流れやすくなる。すなわち、かかる流路分岐部７９に起因した圧力損失を低減できる。その結果、必要な冷却水の循環を実現するためのウォーターポンプ７９０の出力の低減を図ることができる。

なお、図１２において、更に、流路分岐部７９を形成する角部には、角Ｒが付与されてもよい。また、流路分岐部７９における凹む形態の部分（Ｑ９部）にも、角Ｒが付与されてよい。

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。

例えば、上述した実施例では、制御基板８４は、軸方向でインバータモジュール９０と回転電機１との間に配置されているが、これに限られない。例えば、制御基板８４は、軸方向でインバータモジュール９０とモータカバー２５２の間に配置されてもよい。

また、上述した実施例では、一の入口側水路部７１２、一の接続水路部７１４及び一の出口側水路部７１６からなる一の第１冷却水路７１は、接続水路部７１４を有することで、周方向で隣り合う２つのインバータモジュール９０に対して、１つずつ効率的に設けられるが、これに限られない。例えば、接続水路部７１４を省略し、一のインバータモジュール９０に対して第１冷却水路（入口側水路部７１２及び出口側水路部７１６）が１つずつ設けられてもよい。また、第１冷却水路は、２つ以上の接続水路部７１４を有することで、周方向で隣り合う３つ以上のインバータモジュール９０に対して、１つずつ設けられてもよい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・車両駆動装置、１・・・回転電機、３１４・・・シャフト部（回転軸）、７５０・・・水路形成部材、７１、７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ・・・第１冷却水路、７１２・・・入口側水路部、７１４、７１４Ｃ・・・接続水路部、７１６・・・出口側水路部、７２・・・第２冷却水路、７３、７３Ｃ・・・第３冷却水路、７３１、７３１Ｃ・・・供給側水路、７３２・・・排出側水路、８００・・・サブモジュール（パワースイッチング素子）、８２・・・コンデンサモジュール（平滑コンデンサ）、９０・・・インバータモジュール（インバータ装置、モジュール）、８１０・・・放熱部材、８４、８４Ｂ、８４Ｃ・・・制御基板、７９０・・・ウォーターポンプ

Claims (7)

1. 軸上に回転軸を有する回転電機と、
   軸まわりに円環状に延在し、前記回転電機に複数相の交流電力を供給するインバータ装置と、
   冷却水が通る第１冷却水路を形成する水路形成部材とを備え、
   前記第１冷却水路は、軸方向で前記インバータ装置と前記回転電機との間に延在する、車両駆動装置。
2. 前記インバータ装置を制御する制御基板を更に備え、
   前記制御基板は、軸まわりに、かつ、軸方向で前記インバータ装置と前記回転電機との間に、配置され、
   前記第１冷却水路は、軸方向で前記インバータ装置と前記制御基板の間、又は、軸方向で前記制御基板と前記回転電機との間に、延在する、請求項１に記載の車両駆動装置。
3. 前記第１冷却水路は、軸方向に視て、前記インバータ装置に重なる、請求項１に記載の車両駆動装置。
4. 前記インバータ装置は、複数のモジュールにより形成され、
   前記複数のモジュールのそれぞれは、パワースイッチング素子と、前記パワースイッチング素子が配置される放熱部材と、平滑コンデンサとを含み、
   前記水路形成部材は、前記第１冷却水路に連通する第２冷却水路を更に形成し、
   前記第２冷却水路は、前記放熱部材の内部を通る、請求項１に記載の車両駆動装置。
5. 前記第１冷却水路は、
   一の前記第２冷却水路の入口側に接続される入口側水路部と、
   前記一の第２冷却水路の出口側に一端が接続され、他の一の前記第２冷却水路の入口側に他端が接続される接続水路部と、
   前記他の一の第２冷却水路の出口側に接続される出口側水路部とを含む、請求項４に記載の車両駆動装置。
6. 前記水路形成部材は、前記第１冷却水路に連通する第３冷却水路を更に形成し、
   前記第３冷却水路は、軸方向に視て、径方向で前記インバータ装置と前記回転軸との間に、かつ、軸まわりに、延在する、請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の車両駆動装置。
7. 前記水路形成部材は、前記第１冷却水路に連通する第３冷却水路を更に形成し、
   前記第３冷却水路は、
   前記入口側水路部に接続され、ウォーターポンプから吐出される冷却水を前記第１冷却水路へと供給する供給側水路と、
   前記出口側水路部に接続され、前記第２冷却水路を通った冷却水を前記ウォーターポンプへと戻す排出側水路と、を含み、
   前記供給側水路及び前記排出側水路は、ともに、軸方向に視て、径方向で前記インバータ装置と前記回転軸との間に、かつ、軸まわりに、延在する、請求項５に記載の車両駆動装置。