WO2013093986A1

WO2013093986A1 - 電動車両

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Publication number: WO2013093986A1
Application number: PCT/JP2011/007243
Authority: WO
Inventors: 隆宏新田
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2011-12-24
Filing date: 2011-12-24
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US20150057858A1; JP5764221B2; JPWO2013093986A1; US9638076B2

Abstract

　電動二輪車（１）のような電動車両において、動力伝達機構（例えば変速機（４０））を介して車輪を駆動する走行用モータ（３０）と、これにより機械的に駆動され、動力伝達機構にオイルを供給する機械式オイルポンプ（６１）と、動力伝達機構にオイルを供給する電動オイルポンプ（６２）と、を備える。所定条件下で停止状態の走行用モータ（３０）の動作を開始させる前に、コントローラ（９０）により電動オイルポンプ（６２）の動作を開始させることで、発進時の動力伝達機構でのオイル切れを防止できる。

Description

電動車両

　本発明は、電気モータを駆動源とする電動の二輪車やＡＴＶ（All Terrain Vehicle:不整地走行車両)、さらにはエンジンも搭載したハイブリッドタイプのものも含めた電動車両に関連し、特に駆動系を潤滑するオイルの供給系に関する。

　従来より自動二輪車のような鞍乗型の車両では、エンジンと変速機とが一体的に設けられており、変速ギヤ列の潤滑にエンジンオイルを利用する構造となっている。例えば特許文献１に記載の自動二輪車のエンジンでは、クランクシャフトによって機械的に駆動されるオイルポンプを備え、このオイルポンプから吐出されたオイルがオイルフィルタ、オイルクーラを通過した後にクランクケース内のメイン通路に送られる。そして、メイン通路からエンジンの動弁系、ピストン、クランクジャーナルなどに送られる一方、トランスミッション側オイル通路によってトランスミッション（変速機）にも供給される。

特開２００７－１８２８３３号公報

　ところで、近年、石油資源の枯渇およびＣＯ２削減の観点から徐々に車両の電動化が進んでおり、走行用の電気モータを備えた電気自動車やハイブリッド自動車が実用化されている。このような電動車両の中には電気モータの出力のみで発進可能なものがあるが、この場合には電気モータが動作を開始するのと同時に電動車両が発進することになるので、長時間の停車によってオイル切れになっていると、動力伝達機構等が損傷を受ける虞がある。

　すなわち、前記従来例のように走行用の駆動源からの力で機械的に駆動されるオイルポンプの場合、停車中はオイルポンプも動作を停止しているので、動力伝達機構のギヤ等へのオイルの供給は行われない。このため、或る程度、長い停車期間に動力伝達機構のギヤ等の油膜が切れた状態（オイル切れ）で、発進の際に電気モータの最大トルクが伝達されると、互いに噛み合うギヤの歯面が損傷してしまうのである。

　かかる点に鑑みて本発明の目的は、電動車両におけるオイルの供給源の構成に工夫を凝らして、発進時のオイル切れによる動力伝達機構の損傷を防止することにある。

　前記の目的を達成すべく本発明は、動力伝達機構を介して車輪を駆動する走行用の電気モータと、該電気モータにより機械的に駆動され、前記動力伝達機構にオイルを供給する機械式オイルポンプと、前記動力伝達機構にオイルを供給する電動オイルポンプと、所定条件下で停止状態の前記電気モータの動作を開始させる前に、停止状態の前記電動オイルポンプの動作を開始させるように制御するコントローラと、を備えている。

　前記の構成では、例えば長時間の停車後のように動力伝達機構でオイル切れが生じていると推定される所定条件下において、電動車両を発進させるために停止状態の電気モータを動作させるときには、その動作の開始前に電動オイルポンプの動作を開始させて、動力伝達機構にオイルを供給する。こうすれば、その後の電動車両の発進時にオイル切れによって動力伝達機構が損傷を受けることを防止できる。

　また、一般に機械式オイルポンプはその回転数に比例してオイルの吐出量が増大するので、低回転ではオイルの供給が不足気味になる虞があり、反対に高回転ではオイルの供給が過剰気味になってポンプの駆動ロスが徒に増大する虞がある。この点、電動オイルポンプを備えていれば、その動作制御によって前記のような機械式オイルポンプの吐出特性を補完し、低回転でのオイルの供給不足を解消しながら、高回転でのポンプ駆動ロスの低減を図ることが可能になる。

　一例として前記コントローラは、少なくとも電動車両のメインスイッチがオフからオンになったとき、停止状態の前記電動オイルポンプの動作を開始させるようにしてもよい。すなわち、電動車両の運転者がメインスイッチをオフからオンに操作したときには、それ以前の停車時間が長かった可能性があるので、このときに電動オイルポンプを動作させて動力伝達機構にオイルを供給することが好ましい。

　一方、メインスイッチがオフになっていない場合、例えばメインスイッチがオン状態のまま所定の期間（例えば５～１０分くらい）、走行用の電気モータが停止していたときには、停止状態の前記電動オイルポンプを設定時間（例えば１０～３０秒くらい）、動作させる、というように電動オイルポンプを間欠的に動作させてもよい。或いは、前記所定の期間、走行用の電気モータが停止していたときには、その後、運転者によってクラッチ操作や変速操作など所定の発進操作がなされたときに、これに応じて電動オイルポンプの動作を開始させるようにしてもよい。

　こうすれば、運転者がメインスイッチを切らずに、或いは切り忘れて暫くの間、電動車両を放置していた場合でも、その後の発進時に動力伝達機構でオイル切れの起きることを防止できる。なお、前記の所定の期間は時間の経過によって判定してもよいし、これに代えて、或いはこれに加えて外気温やオイルの温度などにより判定してもよい。

　ところで、前記のようにオイルの供給源として機械式および電動式の両方のオイルポンプを備えるのであれば、それら両方のオイルポンプのそれぞれのオイル吐出口を、前記動力伝達機構にオイルを供給するための共通のオイル供給路に接続してもよい。こうすれば、オイル通路の構造が簡単になって工数も削減可能である。

　また、前記共通のオイル供給路から分岐して、前記電気モータおよびその電気駆動回路に冷却のためのオイルを供給する冷却用オイル供給路が設けられていてもよい。こうすれば、動力伝達機構の潤滑用オイルを利用して、電気モータおよびその電気駆動回路（インバータ）を冷却することができる。この場合、冷却用オイル供給路にはオイルクーラが介在されていてもよい。

　そうしてオイルを電気モータ等の冷却に利用する場合にコントローラは、所定の条件下で走行用の電気モータの動作が停止した後の所定の期間、前記電動オイルポンプを動作させるように制御してもよい。すなわち、例えば高負荷走行の直後で電気モータや電気駆動回路（インバータ）が過熱気味のときには、電動車両の停車後も暫くの間、電動オイルポンプを動作させて冷却することができる。

　本発明によると、電動車両において機械式オイルポンプの他に電動オイルポンプを備え、必要に応じて発進前に動作させることにより、動力伝達機構でオイル切れの起きることを防止し、その損傷を抑制できる。また、電動オイルポンプの動作制御によって、低回転でのオイルの供給不足を解消し、高回転でのポンプ駆動ロスの低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る電動車両の一例である電動二輪車の左側面図である。モータユニットの走行用モータ及び変速機の概略構造を示す展開図である。モータユニットを右側から見て主にオイル通路の構造を示す断面図である。モータユニットを右側から見て機械式オイルポンプを示す斜視図である。モータユニットを左側から見て電動オイルポンプを示す斜視図である。２つのオイルポンプが接続されたオイル通路の構造を一部断面で示す斜視図である。電動オイルポンプの制御系の機能ブロック図である。電動オイルポンプの動作制御の手順を表すフローチャート図である。電動オイルポンプの動作によって機械式オイルポンプの吐出特性を補完するイメージ図である。間欠動作モードのない他の実施形態に係る図８相当図である。

　以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。以下の説明で用いる前後左右の方向の概念は、実施形態にかかる電動二輪車に騎乗した運転者の見る方向を基準とする。以下の説明では、全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。

　－電動二輪車の全体構成－
　図１は、本発明の実施形態に係る電動車両の一例として示す電動二輪車１の左側面図である。図１に示すように電動二輪車１は、従動輪である前輪２と、駆動輪である後輪３と、前輪２及び後輪３の間に配置される車体フレーム４と、車体フレーム４に支持されたモータユニット５とを備えている。この電動二輪車１は、エンジンを備えておらず、走行用の電気モータ３０（以下、走行用モータ３０と呼ぶ）の発生する走行動力で後輪３を回転駆動するように構成されている。

　前輪２は、あるキャスター角で傾斜しながら略上下方向に延びるフロントフォーク６の下部に回転可能に支持されている。フロントフォーク６の上部には、ステアリングシャフト７が接続され、ステアリングシャフト７の上部にはバー型のハンドル８が取り付けられている。ハンドル８の右グリップは、電気モータ３０の発生する走行動力を調整するためのアクセルグリップ（図示せず）である。

　車体フレーム４は、ヘッドパイプ１１と、左右一対且つ上下一対のメインフレーム１２と、左右一対のダウンフレーム１３と、左右一対のピボットフレーム１４と、左右一対のスイングアーム１５と、シートフレーム１６とを有している。ヘッドパイプ１１は、ステアリングシャフト７を回転可能に支持している。

　メインフレーム１２は、左右一対の上メインフレーム部１２ａと、左右一対の下メインフレーム部１２ａと、上メインフレーム部１２ａを下メインフレーム部１２ｂに接続するトラスフレーム部１２ｃとを有している。上メインフレーム部１２ａは下メインフレーム部１２ｂと概略平行に延びている。上メインフレーム部１２ａ及び下メインフレーム部１２ｂは、ヘッドパイプ１１から若干下向きに傾斜しながら後方へ延びている。上メインフレーム部１２ａは、その後端部において略下方に向けて屈曲しており、下メインフレーム部１２ｂに合流している。トラスフレーム部１２ｃは、当該合流点よりも前側で上メインフレーム部１２ａを下メインフレーム部１２ｂに接続しており、これによりメインフレーム１２全体の剛性を高めることができる。

　ダウンフレーム１３は、ヘッドパイプ１１から見て略下方に向けて延びるバーティカルフレーム部１３ａと、バーティカルフレーム部１３ａの下端から略水平に後方に向けて延びるロアフレーム部１３ｂとを有している。ピボットフレーム１４は、メインフレーム１２の後端部及びロアフレーム部１３ｂの後端部に接続されている。スイングアーム１５は、略前後方向に延びており、その前端部にてピボットフレーム１４に揺動可能に連結され、その後端部にて後輪３を回転可能に支持している。シートフレーム１６は、上メインフレーム部１２ａの後端部及びピボットフレーム１４の上端部から若干上向きに傾斜しながら後方へ延びている。シートフレーム１６は、運転者及び同乗者が前後に並んで着座可能なシート（図示せず）を支持している。

　図示はしないが、シートに騎乗する運転者は両手でハンドル８のグリップを掴み、両足がステップ（図示せず）に載るように左右両方の脚部を曲げて、シートの直前に位置するバッテリケース２０の後上部を両膝で挟み込む（ニーグリップ）。こうしてニーグリップをしやすいように、バッテリケース２０の後上部の左右方向の寸法はその下部に比べて小さくされている。

　バッテリケース２０は、左右のメインフレーム１２の間に囲まれるように配置されて、その下面がロアフレーム部１３ｂの少し上に位置している。バッテリケース２０は、平面視で左右一対のメインフレーム１２とは重ならないように配置されており、左右両側の壁部がそれぞれメインフレーム１２にボルト等で締結されている。よって、バッテリケース２０をメインフレーム１２の間に上側又は下側から挿し入れて車体フレーム４に組み付けることができる。

　バッテリケース２０の前面には吸気ダクト２１が接続されて前方に延びている。一方、バッテリケース２０の後面の上部には排気ダクト２２が接続されて下方に延びている。これらのダクト２１，２２を設けたことにより、前方からの走行風を吸気ダクト２１に取り込んで、バッテリケース２０のバッテリユニット２３や電装品２４を効果的に空冷することができる。

　前記吸気ダクト２１の前端のエア取込み口は、側面視でフロントフォーク６よりも前方に突出しているので、雨水や車輪２，３から跳ね上げられた泥の吸気ダクト２１内への浸入を抑制できる。また、排気ダクト２２の上端付近にはバッテリケース２０内の空気を排出するための排気ファン２５が配置されていて、排気ダクト２２を介してバッテリケース２０内に雨水等が浸入するおそれを軽減している。

　また、前記バッテリケース２０の下部の後方において、側面視でメインフレーム１２とピボットフレーム１４とシートフレーム１６とに囲まれた略三角形状のスペースに、インバータケース２６が配設されている。このインバータケース２６にはＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）等のパワー半導体が実装されたインバータ２７が収容されており、図示しない電力線等によってバッテリケース２０内のバッテリユニット２３に接続されている。

　そして、前記バッテリケース２０の下方、即ちダウンフレーム１３の下方且つピボットフレーム１４の前方のスペースに、前記したようにモータユニット５が配設されている。詳しくは後述するが、モータユニット５の前部には走行用モータ３０が収容され、その後部には変速機４０（動力伝達機構）が収容されている。モータユニット５の後部の左右両側がそれぞれピボットフレーム１４に締結される一方、モータユニット５の前部の左右両側は、ダウンフレーム１３のロアフレーム部１３ｂに締結されている。

　また、モータユニット５の前部には前方に突出するように電力線の端子台５０が設けられ、その前方に離間してオイルクーラ２８が配設されている。オイルクーラ２８の上部はロワフレーム部１３ｂの前端に取付けられており、オイルクーラ２８の下部はステー２９（図３を参照）を介してモータユニット５の前部に支持されている。オイルクーラ２８は、モータユニット５等の潤滑および冷却に用いられるオイルを走行風と熱交換させて放熱させる。

　すなわち、詳しくは図３～６を参照して後述するが、モータユニット５の下部にはオイルパン６０が設けられており、ここに貯留されているオイルが電動オイルポンプ６２等により吸い上げられて、走行用モータ３０のモータ軸３２のベアリング３３や変速機４０のギヤ列４５等の潤滑に供される。また、オイルの一部はロワホース７１を介してオイルクーラ２８に送られて、オイルクーラ２８を通過する走行風と熱交換する。

　こうして放熱し温度の低下したオイルは、オイルクーラ２８の上部に接続されているアッパホース７９によってインバータケース２６へと送られる。インバータケース２６には、図示しないがラビリンス状のオイル流路を有する冷却器がインバータ２７に接するように組み込まれている。この冷却器を流通する間にインバータ２７から熱を奪ったオイルはリターンホース８０によってモータユニット５へと戻される。後述するが、モータユニット５においてオイルは走行用モータ３０を冷却した後にオイルパン６０へと流下する。

　なお、本実施形態において走行用モータ３０はモータ動作及び発電動作の可能なモータ・ジェネレータであり、インバータ２７を介してバッテリ２４から供給される電力によりモータ動作して、後輪３へ駆動力を出力する。一方、電動二輪車１の回生制動時には走行用モータ３０は発電機として動作し、発生した交流電流はインバータ２７により直流に変換されて、バッテリ２４に蓄えられる。このような走行用モータ３０の動作に係る制御やバッテリ２４の充放電制御は従来公知の手法により行われる。

　－モータユニットの構成－
　図２は、モータユニット５における走行用モータ３０及び変速機４０の構造を概略的に示す展開図であり、図３は、電動二輪車１の右側から見てオイル供給系の構造を示すモータユニット５の断面図である。図２に表れているようにモータユニット５のケース５１は、それぞれ右側に向かって開口するモータ収容部５３と変速機収容部５４（伝達機構収容部）とが前後に連なって設けられ、それらの右側の開口を閉ざすように別体の右壁部材５５が組付けられている。

　モータ収容部５３は概略的には有底の円筒状とされ、その右側の開口から嵌め込まれた状態で走行用モータ３０の円筒状のケース３１が収容されるとともに、その筒軸に沿ってモータ軸３２（出力軸）が左右方向に延びている。モータ軸３２は、左右両側においてそれぞれベアリング３３（出力軸の軸受）によって支持されている。左側のベアリング３３は、モータケース３１の左端の底壁部３１ａの貫通孔に嵌入されており、右側のベアリング３３は、モータケース３１の右端の開口を閉ざすキャップ３４の貫通孔に嵌入されている。

　そうして円筒状のモータケース３１の筒軸方向の両端の壁部である底壁部３１ａ及びキャップ３４にそれぞれ一対のベアリング３３が設けられ、それらの中間においてモータ軸３２には一体に回転するようにロータ３５が取り付けられている。図示は省略するがロータ３５には、鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれており、このロータ３５の外周を取り巻くように近接して円環状のステータ３６が配設されている。なお、ステータ３６を取り巻くようにモータケース３１の周壁部３１ｂとモータ収容部５３との隙間に冷却ジャケット３１ｃが形成されている（後述する）。

　前記モータ軸３２の左端は、モータケース３１の底壁部３１ａを貫通して左側に突出しており、その先端部には回転角センサ３７が配設されている。本実施形態ではモータケース３１の底壁部３１ａには、これを貫通するモータ軸３２の左端部を取り囲むようにボス部が突出しており、このボス部に回転角センサ３７のピックアップ部が配設されている。また、回転角センサ３７を覆うように、モータ収容部５３の左端には蓋部材５６が取付けられている。

　一方、モータ軸３２の右端は、キャップ３４を貫通して右側に突出しており、その先端部にはスプライン等によって出力ギヤ３８が取り付けられている。図３にも示すように、走行用モータ３０の後方には変速機４０の入力軸であるクラッチ軸４１が配設されており、このクラッチ軸４１の右端寄りに回転自在に外嵌されたクラッチギヤ４３が、前記モータ軸３２の出力ギヤ３８と噛み合わされている。クラッチギヤ４３は隣接する多板クラッチ４２（図３には示さず）に連結されており、この多板クラッチ４２によりクラッチギヤ４３とクラッチ軸４１とが接続されることで、モータ軸３２からの回転がクラッチ軸４１に伝わるようになる。

　また、クラッチ軸４１の後方には変速機４０の出力軸４４が配設され、両軸がギヤ列４５を介して変速自在に接続されるようになっている。すなわち、図３にのみ示すが、シフトドラム４６ａ、シフトフォーク４６ｂ、ドグクラッチ４６ｃ等からなる変速操作機構４６によって、ギヤ列４５において接続されるギヤの組み合わせが変更されるようになっており、これにより入出力回転の変速比、即ち変速機４０の変速段が変更される。

　そうして変速された回転が出力される出力軸４４の左端には、図２に示すようにスプロケット４７が設けられており、図１にのみ示す後輪３のスプロケット３ａとの間にチェーン４８（仮想線で示す）が巻き掛けられている。なお、走行用モータ３０の駆動力を伝える動力伝達機構は前記のような多段式の変速機４０に限定されず、例えばベルト式の無段変速機であってもよいし、変速比が一定の単なる減速機構であってもよい。

　前記のような変速機４０を収容する変速機収容部５４は、図２に示すようにモータ収容部５３よりも左右の幅が狭くなっており、この変速機収容部５４の幅に概ね合致するように、比較的幅の狭い長方形状のオイルパン６０がモータユニット５のケース５１の下部に設けられている（図２には仮想線で示す）。オイルパン６０は、その後部が変速機収容部５４の下方に位置し、前部がモータ収容部５３の下方に位置するよう、前後に長い長方形状とされている。走行用モータ３０のロータ３５およびステータ３６は、左右方向についてオイルパン６０の範囲に含まれるよう、モータ収容部５３の左右方向の中央よりも右寄りにずらして配置されている。

　－モータユニットのオイル供給系－
　次に、前記図３の他、図４～６も参照してモータユニット５の潤滑および冷却のためのオイルの供給系統について説明する。図４は、図３と同じく右側から見て、走行用モータ３０により駆動される機械式オイルポンプ６１を示し、図５には左側から見て、専用の電気モータ（図示せず）を内蔵する電動オイルポンプ６２を示す。また、図６には、それら２つのオイルポンプ６１，６２が接続された油路の構造を示す。

　図３および図６に示すように、モータユニット５のケース５１の下部には、下方に延びるように矩形枠状のオイルパン部５８が形成され、その下部に別体のオイルパン本体５９が組み付けられてオイルパン６０を構成している。オイルパン６０には、上方のモータ収容部５３や変速機収容部５４から流下してきたオイルが貯留されている。オイルパン６０は、前記したようにモータ収容部５３から変速機収容部５４にわたる前後方向に長い直方体状であり、必要な容量を確保しながらモータユニット５の下方への飛び出しは抑えられている。

　本実施形態のモータユニット５においては、オイル供給源として機械式および電動式の２つのオイルポンプ６１，６２を備えており、共通のストレーナ６３を介してオイルパン６０に貯留されているオイルを吸い上げ、それぞれ吐出するようになっている。すなわち、一例としてオイルパン６０の後寄りにて、貯留されているオイルに浸るようにしてストレーナ６３が配設され、その上端には上下方向に延びる第１吸込み油路６４の下端が接続されている。

　図６にも示すように第１吸込み油路６４の上端は略水平に左右に延びる第２吸込み油路６５に連通し、この第２吸込み油路６５の右端が機械式オイルポンプ６１の吸込み口６１ａに接続される一方、第２吸込み油路６５の左端は前後方向に延びる第３吸込み油路６６を介して、電動オイルポンプ６２の吸込み口６２ａに接続されている。つまり、機械式オイルポンプ６１および電動オイルポンプ６２が互いに左右方向に対向するように配置されていて、それらのポンプ６１，６２のオイル吸込口６１ａ，６２ａは共通のオイル通路（第１吸込み油路６４）に接続されている。

　なお、前記の第２吸込み油路６５は、一例としてモータユニット５のケース５１を左側面から右側に向かって穿孔したドリルホールからなり、その左端はプラグ６５ａによって閉鎖されている。また、前記第３吸込み油路６６は、ケース５１の後面から前方に向かって穿孔したドリルホールからなり、その前端が電動オイルポンプ６２の吸込み口に接続される一方、後端はプラグ６６ａによって閉鎖されている。

　図４に示すように右壁部材５５を取り外してモータユニット５のケース５１内を見ると、機械式オイルポンプ６１は変速機収容部５４の下方に配設されていて、被駆動ギヤ６１ｂに噛み合うポンプ駆動ギヤ６１ｃが、クラッチギヤ４３と一体に設けられた小径のギヤ４３ａ（図２を参照）と噛み合わされている。本実施形態では機械式オイルポンプ６１は、例えばトロコイドポンプであって、その吐出量は走行用モータ３０の回転数の上昇に比例して増大する。

　一方、図５に示すように電動オイルポンプ６２は、モータユニット５のケース５１の左側面にフランジ部が締結されて、図６に示すように円柱状の本体部６２ｂがケース５１の左側壁の凹部に収容されている。本体部６２ｂには電気モータ（図示せず）を内蔵しており、コントローラ９０（図７参照）からの制御指令を受けて動作する。本体部６２ｂの左端にはヒートシンク６２ｃが取付けられ、その斜め後にはコントローラ９０との間を結ぶ信号線のコネクタ６２ｄが設けられている。

　前記の機械式オイルポンプ６１とは異なり、電動オイルポンプ６２の回転数は走行用モータ３０の回転数に関係なく制御することができる。そこで、詳しくは後述するが、電動二輪車１の走行速度が比較的低く、走行用モータ３０の回転数が比較的低いときに電動オイルポンプ６２を動作させて、機械式オイルポンプ６１からのオイルの吐出量や吐出圧が不足気味になることを補完するようにしている。

　図６に示すように機械式オイルポンプ６１のオイル吐出口６１ｄは、第１吐出油路６７を介してメイン油路６８（共通のオイル供給路）に連通され、同様に電動オイルポンプ６２のオイル吐出口６２ｅは、第２吐出油路６９を介して前記メイン油路６８に連通されている。メイン油路６８は、ケース５１の前面から後方に向かって穿孔したドリルホールであり、その後端部に右側から第１吐出油路６７が連通するとともに、こうして第１吐出油路６７の連通する部位の少し前方、つまりオイルの流れの下流側に前記第２吐出油路６９が連通している。

　一方、ケース５１の前面に開口するメイン油路６８の前端には、金属製のパイプ部材７０の後端が連通している。このパイプ部材７０の後端部がジョイント７０ａによってケース５１の前面に取付けられる一方、パイプ部材７０の前端は、オイルクーラ２８の下部を支持するステー２９の後端部の付近でロワホース７１の後端に接続されている。ロワホース７１は例えばゴムのように弾性を有するホースであり、概ね前方に向かって延びて斜め右向きに湾曲した後に、金属製のパイプ部材７２を介してオイルクーラ２８の下部に接続されている。

　それらのパイプ部材７０，７２やロワホース７１にアッパホース７９やリターンホース８０を加えて、メイン油路６８から走行用モータ３０やインバータ２７に冷却のためのオイルを供給するための冷却用オイル供給路が構成されている。一方、モータユニット５のケース５１には、メイン油路６８から分岐して変速機４０のギヤ列４５等に潤滑のためのオイルを供給する変速機側油路７３と、同じくメイン油路６８から分岐して、走行用モータ３０のベアリング３３に潤滑のためのオイルを供給するモータ側油路７４とが形成されている。

　変速機側油路７３は、前記メイン油路６８から分岐して上方に向かって延びる第１変速機側油路７３ａと、その上端に連通する第２変速機側油路７３ｂとを有する。第１変速機側油路７３ａの下端は、電動オイルポンプ６２からの第２吐出油路６９がメイン油路６８と連通する部位に連通している。図２にのみ示すが、第２変速機側油路７３ｂは第１変速機側油路７３ａとの連通部位から左側に延びた後に、前後方向に延びる第３変速機側油路７３ｃと左右方向に延びる第４変速機側油路７３ｄとによって、クラッチ軸４１内を軸心の方向に延びる第５変速機側油路７３ｅに至る。そして、この第５変速機側油路７３ｅから半径方向外方に延びる複数のオリフィスを介してオイルがギヤ列４５やベアリング４１ａに供給される。

　また、第１変速機側油路７３ａは、図示省略の油路を介して変速機４０の出力軸４４内の第６変速機側油路７３ｆにも連通しており、出力軸４４内を軸心の方向に延びる第６変速機側油路７３ｆから半径方向外方に延びる複数のオリフィスを介して、オイルがギヤ列４５やベアリング４４ａに供給されるようになっている。このようにギヤ列４５やベアリング４１ａ，４４ａにオイルを供給する変速機側油路７３は、比較的複雑な構造になってしまい、圧力損失が大きくなりやすい。

　一方、モータ側油路７４は、モータ収容部５３の下方、即ちモータユニット５のケース５１の前寄りの部位（前記変速機側油路７３よりもオイルの流れの下流側）においてメイン油路６８から分岐し、左右方向に延びる第１モータ側油路７４ａと、この第１モータ側油路７４ａの左右両端から、それぞれ走行用モータ３０のモータ軸３２に向かって延びる第２および第３のモータ側油路７４ｂ，７４ｃとを有している。

　すなわち、図２には実線で、図３には仮想線でそれぞれ示すように、第２および第３モータ側油路７４ｂ，７４ｃは、それぞれモータケース３１の底壁部３１ａとキャップ３４とに形成されて、内周端がベアリング３３へオイルを供給するように接続される一方、第２および第３モータ側油路７４ｂ，７４ｃの外周端は、それぞれジョイント部材７５，７６に形成されたポート７５ａ，７６ａを介して第１モータ側油路７４ａの左右両端に連通している。

　なお、図２にのみ示すが、第１モータ側油路７４ａには分岐路７４ｄを介して油圧センサ７７が接続されており、その出力信号がコントローラ９０に入力されるようになっている。第１モータ側油路７４ａのオイルの圧力は、走行用モータ３０のベアリング３３へ供給されるオイルの圧力と概ね同じであり、この圧力値を検出して電動オイルポンプ６２の動作を制御することで、モータユニット５の各部位への所要のオイル供給状態を維持することができる。

　図３にのみ示すが、メイン油路６８においてそれぞれ分岐する変速機側油路７３とモータ側油路７４との間にはリリーフバルブ７８が設けられている。リリーフバルブ７８は、筒状のハウジング７８ａ内に収容されたボール７８ｂが、通常はコイルスプリング７８ｃの付勢力によって上方のシート部７８ｄに押し付けられ、閉塞状態となっている。そして、メイン油路６８の油圧が所定値以上に上昇すると、この油圧を受けたボール７８ｂがコイルスプリング７８ｃを押し縮めながら下方に移動し、シート部７８ｄから離れてメイン油路６８の油圧を開放する開放状態になる。

　図１を参照して前述したように本実施形態では、前記のように走行用モータ３０や変速機４０の潤滑に用いられるオイルを利用して、動作中に発熱する走行用モータ３０のステータ３６やインバータ２７を冷却するようにしている。すなわち、メイン油路６８を流れるオイルの一部はパイプ部材７０，７２やロワホース７１を介してオイルクーラ２８に送られ、このオイルクーラ２８のコアを上昇する間に走行風と熱交換して放熱する。

　図３には模式的に示すが、オイルクーラ２８の上部から後方のインバータケース２６にかけてアッパホース７９が架け渡され、このインバータケース２６からモータユニット５にかけてリターンホース８０が架け渡されている（図１も参照）。リターンホース８０の下端は図示しないジョイント等を介してモータユニット５のケース５１の上部に接続されており、インバータ２７を冷却したオイルがリターンホース８０によってモータユニット５のケース５１内へ戻される。

　ここで、上述したように本実施形態のモータユニット５においては、ケース５１のモータ収容部５３にモータケース３１を嵌め込むという二重壁構造を利用して、そのモータ収容部５３とモータケース３１の周壁部３１ｂとの隙間に、ステータ３６を取り巻くように冷却ジャケット３１ｃを形成している。すなわち、モータケース３１の周壁部３１ｂの外周における左右方向の略中央部から少し右側寄りにかけて、全周に亘って断面矩形状の浅い溝部が形成されるとともに、これを取り巻くモータ収容部５３の内周面には薄肉の部位が形成されて、それらの間に環状の冷却ジャケット３１ｃが形成されている。

　図２にのみ示すが、冷却ジャケット３１ｃに臨むモータケース３１の周壁部３１ｂ側の浅溝部には、幅の狭い環状の深溝部が複数（図の例では５本）形成されており、オイルによるステータ３６の冷却効率が高められている。そして、前記のようにリターンホース８０を流下してくるオイルが上方から冷却ジャケット３１ｃに流入し、図３に矢印で示すように円周方向に分かれて、モータケース３１の外周に沿って流れてゆく。こうして冷却ジャケット３１ｃを流下する間に走行用モータ３０の熱を奪ったオイルは、モータ収容部５３の下部のオイル排出口５３ａから下方のオイルパン６０内に落下する。

　－電動オイルポンプの制御系－
　ところで、上述したように機械式オイルポンプ６１の吐出量は、走行用モータ３０の回転数の上昇に比例して増大するので、走行用モータ３０の回転が低いときには不足気味になり、反対に走行用モータ３０の回転が高いときには過剰気味になる虞がある。そこで、本実施形態では、前記のような機械式オイルポンプ６１のオイルの吐出特性を補完するように、電動オイルポンプ６２を動作させる。

　図７は電動オイルポンプ６２の制御系の機能ブロック図であり、本実施形態では、走行用モータ３０の動作制御を行うコントローラ９０が、電動オイルポンプ６２の動作制御を行うオイルポンプ制御部９０ａを有している。オイルポンプ制御部９０ａには、少なくとも、走行用モータ３０の回転角センサ３７や油圧センサ７７からの信号が入力する他に、電動二輪車１のメインスイッチ９１、走行用モータ３０の温度状態を検出する温度センサ９２、電動二輪車１のアクセルグリップの操作量を検出するアクセルセンサ９３、同ギヤポジションを検出するギヤポジションセンサ９４等からの信号が入力する。

　それらの信号に応じてオイルポンプ制御部９０ａは、まず、電動二輪車１の発進時等に、所定条件下で走行用モータ３０の動作を開始させる前に、電動オイルポンプ６２の動作を開始させるように制御する。また、機械式オイルポンプ６１のオイルの吐出量等が不足しがちな走行用モータ３０の低回転域で、電動オイルポンプ６２を動作させる。なお、オイルポンプ制御部９０ａは、コントローラ９０のマイコンによるソフトウェア処理によって実現される。

　以下、図８、９を参照して前記のような電動オイルポンプ６２の動作制御について具体的に説明する。図８は、電動オイルポンプ６２の動作制御の手順を表したフローチャート図であり、図９は、電動オイルポンプ６２の動作によって機械式オイルポンプ６１の吐出特性を補完するイメージ図である。

　図８のフローは、電動二輪車１のメインスイッチ９１がオフからオンになるとスタートし、まず、ステップＳ１においてコントローラ９０のオイルポンプ制御部９０ａが電動オイルポンプ６２に動作指令を送る。この動作指令を受けた電動オイルポンプ６２は、予め設定されている時間（例えば５～１０秒くらい）だけ動作し、メイン油路６８へオイルを送り出す。こうしてメイン油路６８へ送り出されたオイルの一部は、ロワホース７１を介してオイルクーラ２８に送られ、インバータ２７および走行用モータ３０の冷却に供される。停車中の走行用モータ３０やインバータ２７の発熱は少ないので、電動オイルポンプ６２の回転数は非常に低く制御され、無駄な電力消費は抑制される。

　また、メイン油路６８へ送り出されたオイルの一部は、変速機側油路７３に流れて変速機４０に供給され、そのギヤ列４５やベアリング４１ａ，４４ａを潤滑する。同様にメイン油路６８からモータ側油路７４に流れたオイルは走行用モータ３０に供給されて、そのベアリング３３を潤滑する。こうして一旦、オイルが供給されれば暫くの間は被潤滑部の油膜が維持され、いわゆるオイル切れにはならない。

　この状態でオイルポンプ制御部９０ａは、前記のような各種センサからの信号を入力するとともに、コントローラ９０のメモリの所定領域からデータを読み込んで（ステップＳ２）、アクセルグリップの操作が行われているか否か判定する（ステップＳ３）。そして、アクセル操作が行われておらず判定がＮＯであれば後述するステップＳ５に進む一方、判定がＹＥＳでアクセル操作が行われていれば、この操作量等に応じて電動オイルポンプ６２の動作を制御する（ステップＳ４：連続動作モード）。

　一例として、まず、電動二輪車１の発進時には、運転者のアクセル操作に応じて走行用モータ３０が回転を始め、比較的大きなトルクを発生するが、このときには前記のように走行用モータ３０のベアリング３３や変速機４０のギヤ列４５、ベアリング４１ａ，４４ａ等の被潤滑部に既にオイルが供給されて潤滑されているので、オイル切れによる損傷の問題は生じない。

　続いて電動二輪車１が走り始めると、運転者のアクセル操作に応じて走行用モータ３０の回転数が制御され、これに比例して回転する機械式オイルポンプ６１からのオイルの吐出量が変化するようになる。電動二輪車１の走行速度が低く、走行用モータ３０の回転数が比較的低いときには機械式オイルポンプ６１のオイルの吐出量、吐出圧が不足気味になりやすいので、これを補完するように電動オイルポンプ６２の動作が制御される。

　すなわち、連続動作モードにおける電動オイルポンプ６２の回転数は、一例として図９に模式的に示すように、基本的には走行用モータ３０の回転数とアクセルグリップの操作量とに応じて変化する。走行用モータ３０の回転数が低いときには、機械式オイルポンプ６１の動作だけでは変速機４０等の被潤滑部へのオイルの供給が不足気味になるので、電動オイルポンプ６２を動作させるとともに、その回転数は走行用モータ３０の回転数が高いほど、低下させる。

　一方でアクセル操作量の大きいときは走行用モータ３０の出力が大きくなるので、そのベアリングや変速機４０等の被潤滑部へのオイルの供給を確保するとともに、走行用モータ３０やインバータ２７を冷却するオイルの流量を増やすために、電動オイルポンプ６２の回転数を高くする。このように走行用モータ３０の回転数とアクセル操作量とに基づくとともに、油圧センサ７７、温度センサ９２、ギヤポジションセンサ９４等からの信号も加味して、電動オイルポンプ６２を制御してもよい。

　なお、走行用モータ３０の回転数の上昇に連れて、機械式オイルポンプ６１からのオイルの吐出量、吐出圧が増大すれば、これに応じて電動オイルポンプ６２の動作は停止させてもよい。特に高回転域では機械式オイルポンプ６１のオイル吐出量が過剰気味になってリリーフバルブ７８が動作するようになる。

　そうして機械式オイルポンプ６１の動作に加えて電動オイルポンプ６２を適切に動作させることで、メイン油路６８には十分な量のオイルが送り出されて、変速機４０のギヤ列４５やベアリング４１ａ，４４ａ、および走行用モータ３０のベアリング３３等の潤滑に供される。本実施形態では、変速機側油路７３およびモータ側油路７４がいずれもメイン油路６８から分岐しており、オイルクーラ２８での圧力損失がない分、高圧のオイルを変速機４０や走行用モータ３０の被潤滑部に供給することができる。

　また、変速機４０のギヤ列４５等へオイルを供給する変速機側油路７３が比較的複雑な構造であり、圧力損失が大きくなりやすいことを考慮して、本実施形態では変速機側油路７３をメイン油路６８においてモータ側油路７４よりもオイルの流れの上流側、即ちオイルポンプ６１，６２の近くから分岐させている。このことで、圧力損失の大きくなりやすい変速機側油路７３においても所要のオイル圧力を確保しやすい。

　さらに、メイン油路６８に送り出されたオイルの一部は、ロワホース７１を介してオイルクーラ２８に送られた後に、インバータ２７および走行用モータ３０の冷却に供される。オイルクーラ２８で放熱した比較的低温のオイルによってインバータ２７および走行用モータ３０を効果的に冷却することができる。

　前記のような連続動作モードに対し、電動二輪車１のアクセルグリップの操作が行われておらず、前記のステップＳ２においてＮＯと判定したときには、ステップＳ５において温度センサ９２からの信号に基づき、走行用モータ３０若しくはインバータ２７の温度が所定値以上の高温状態かどうか判定する。この判定がＹＥＳであれば、アクセルオフであるにもかかわらず走行用モータ３０等の温度が高いことから、例えば高負荷走行の直後で走行用モータ３０やインバータ２７が過熱気味であると判定し、電動オイルポンプ６２の動作を予め設定した期間、継続する（ステップＳ６）。

　一方、走行用モータ３０およびインバータ２７の温度が前記の所定値未満であれば（ステップＳ５でＮＯ）、電動オイルポンプ６２を一旦停止させて間欠的に動作させるようにして（間欠動作モード）、前記ステップＳ２にリターンする。間欠動作モードでは所定の期間（例えば５～１０分くらい）、電動オイルポンプ６２を停止させた後に設定時間（例えば１０～３０秒くらい）、動作させ、これを交互に繰り返す。なお、フローはメインスイッチ９１が切られると、強制的に終了する。

　したがって、本実施形態にかかる電動二輪車１のモータユニット５においては、走行用モータ３０によって駆動される機械式オイルポンプ６１の他に、電動オイルポンプ６２を備え、これを必要に応じて電動二輪車１の発進前に動作させることにより、発進時に変速機４０や走行用モータ３０の被潤滑部でオイル切れの起きることを阻止して、その損傷を防止することができる。

　すなわち、電動二輪車１のメインスイッチ９１がオフからオンに操作されたときには、それ以前の停車時間が長かった可能性があるので、必ず電動オイルポンプ６２を動作させる。また、メインスイッチ９１がオン状態のまま走行用モータ３０が停止していれば、電動オイルポンプ６２を間欠的に動作させることで、運転者がメインスイッチ９１を切り忘れた場合でも、その後の発進時に変速機４０や走行用モータ３０の被潤滑部でオイル切れの起きることを阻止できる。

　さらに本実施形態では、電動二輪車１の走行中に電動オイルポンプ６２の動作制御によって機械式オイルポンプ６１の吐出特性を補完し、低速域でオイルの吐出量、吐出圧が不足気味になることを解消しながら、高速域でのポンプ駆動ロスの低減を図ることが可能である。

　加えて本実施形態では、機械式および電動式の両方のオイルポンプ６１，６２のそれぞれのオイル吐出口６１ｄ，６２ｅを、第１吐出油路６７および第２吐出油路６９を介して共通のメイン油路６８に接続しており、このことで、オイル通路の全般的な構造を簡略化して工数も削減することができる。

　－他の実施形態－
　前記した実施形態の説明はあくまで例示に過ぎず、本発明、その適用物またはその用途を制限するものではない。例えば、前記の実施形態におけるオイル通路の全般的な構造は単なる例示であって、これは全く異なるものであってもよい。例えば、前記のように両方のオイルポンプ６１，６２を共通のメイン油路６８に接続する必要はないし、このメイン油路６８の比較的上流側から変速機側油路７３を分岐させ、比較的下流側からモータ側油路７４を分岐させる必要もない。

　また、前記の実施形態では、電動二輪車１のメインスイッチ９１が操作されてオフからオンになったとき、電動オイルポンプ６２を動作させるようにしているが、これにも限定されない。一例としてキーレスシステムを装備する電動車両の場合は、例えばメインスイッチがオフになっているときに、リモコンキーを有する運転者がシートに騎乗して、着座センサから信号が出力されたときに、電動オイルポンプ６２の動作を開始させるようにしてもよい。

　さらに、前記の実施形態ではメインスイッチ９１がオンで且つアクセルオフになっているときに、温度が高くなければ電動オイルポンプ６２を間欠動作モードにしているが、このときには電動オイルポンプ６２を停止させてもよい。但し、こうした場合は、その後、運転者が何らかの操作を行ったときに、これに応じて電動オイルポンプ６２の動作を開始させることが望ましい。

　すなわち、一例として図１０に示すように、上述した図８のフローにおいてステップＳ２に続くステップＳ２０で、ギヤポジションセンサ９４からの信号に基づき変速機４０がニュートラルからローギヤへシフトされたかどうか判定し（ギヤイン？）、シフトされない間は（ＮＯ）待機する一方、シフトされれば（ＹＥＳ）電動オイルポンプ６２を動作させる（ステップＳ２１）。こうすれば、その後の電動二輪車１の発進時に変速機４０や走行用モータ３０の被潤滑部でオイル切れの起きることを阻止できる。

　なお、図示は省略するが、そのようにギヤポジションセンサ９４からの信号に応じて電動オイルポンプ６２を動作させる代わりに、電動二輪車１にアクセルグリップ感圧センサやクラッチセンサがあれば、これらのセンサからの信号に応じて電動オイルポンプ６２を動作させるようにしてもよい。

　前記の実施形態では電動二輪車１について説明したが、本発明に係る電動車両は二輪車に限らず、例えばＡＴＶ（AllTerrain Vehicle:不整地走行車両)や小型運搬車等であってもよい。また、駆動源として走行用モータ３０だけでなく、エンジンも搭載したハイブリッドタイプの電動車両も含むことは勿論である。

　以上のように本発明に係る電動車両では、発進時の動力伝達機構でのオイル切れを防止できるとともに、低速域でのオイルの供給不足を解消し、高速域ではポンプ駆動ロスを低減可能であるから、非常に有益である。

１　　　　　電動二輪車（電動車両）
５　　　　　モータユニット
３０　　　　走行用モータ（走行用の電気モータ）
４０　　　　変速機（動力伝達機構）
６１　　　　機械式オイルポンプ（オイル供給源）
６１ｄ　　　オイル吐出口
６２　　　　電動オイルポンプ（オイル供給源）
６２ｅ　　　オイル吐出口
６８　　　　メイン油路（共通のオイル供給路）
７０，７２　パイプ部材（冷却用オイル供給路）
７１　　　　ロワホース（冷却用オイル供給路）
７９　　　　アッパホース（冷却用オイル供給路）
９０　　　　コントローラ
９０ａ　　　オイルポンプ制御部

Claims

　動力伝達機構を介して車輪を駆動する走行用の電気モータと、
　前記電気モータにより機械的に駆動され、前記動力伝達機構にオイルを供給する機械式オイルポンプと、
　前記動力伝達機構にオイルを供給する電動オイルポンプと、
　所定条件下で停止状態の前記電気モータの動作を開始させる前に、停止状態の前記電動オイルポンプの動作を開始させるように制御するコントローラと、を備えることを特徴とする電動車両。
　前記コントローラは、少なくともメインスイッチがオフからオンになったとき、停止状態の前記電動オイルポンプの動作を開始させる、請求項１の電動車両。
　前記コントローラは、メインスイッチがオン状態のまま所定の期間、走行用の電気モータが停止していた場合、停止状態の前記電動オイルポンプを設定時間、動作させるように制御する、請求項１または２のいずれかの電動車両。
　前記コントローラは、メインスイッチがオン状態のまま所定の期間、走行用の電気モータが停止していた場合、運転者による所定の発進操作に応じて停止状態の前記電動オイルポンプの動作を開始させるように制御する、請求項１または２のいずれかの電動車両。
　前記機械式オイルポンプおよび電動オイルポンプのそれぞれのオイル吐出口が、前記動力伝達機構にオイルを供給するための共通のオイル供給路に接続されている、請求項１～４のいずれか１つの電動車両。
　前記共通のオイル供給路から分岐して、前記電気モータおよびその電気駆動回路に冷却のためのオイルを供給する冷却用オイル供給路が設けられている、請求項５の電動車両。
　前記コントローラは、所定の条件下で走行用の電気モータの動作が停止した後の所定の期間、前記電動オイルポンプを動作させるように制御する、請求項６の電動車両。