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未来の車：インホイールモーターの可能性

車輪の中に収められた、画期的な動力装置、「インホイールモーター」について解説します。従来の車は、エンジンやモーターで作られた動力を、複数の部品を介して車輪に伝えていました。例えば、回転する力を伝える棒である「駆動軸」や、歯車を組み合わせた「変速機」などです。これらの部品は、動力の伝達には不可欠ですが、同時に車体の重量を増やし、エネルギーのロスも招いていました。インホイールモーターは、これらの部品を必要としません。なぜなら、それぞれの車輪の中に、直接モーターを組み込んでいるからです。エンジンやモーターから車輪までの動力の伝達経路が短くなるため、構造がシンプルになり、車体も軽くなります。また、動力の伝達ロスが減ることで、エネルギーをより効率的に使えるようになり、燃費の向上にも繋がります。インホイールモーターには、他にも様々な利点があります。例えば、それぞれの車輪を別々に制御できるため、きめ細かい制御が可能になります。これにより、車の安定性や操作性が向上し、より安全で快適な運転を実現できます。また、四輪駆動車の場合、従来は複雑な機構が必要でしたが、インホイールモーターなら、それぞれの車輪の回転力を調整するだけで、容易に四輪駆動を実現できます。さらに、車内の空間設計の自由度も高まります。エンジンや変速機、駆動軸などの部品が不要になるため、その分のスペースを広く使うことができます。例えば、座席の配置を工夫したり、荷室を広くしたりすることで、より快適で使い勝手の良い車を作ることが可能になります。このように、インホイールモーターは、未来の車にとって欠かせない技術と言えるでしょう。

2024.12.16

駆動系

車の心臓部、電池の寿命を握る放電終止電圧

電池には、使い切る限界を示す放電終止電圧というものがあります。電池から電気を引き出すことを放電といいますが、放電を続けると電池の電圧は徐々に下がっていきます。この電圧が一定の値よりも低くなると、電池の寿命が短くなってしまうばかりか、車に搭載されている色々な制御装置が不安定になることもあります。そこで、こうした問題を防ぐため、限界値よりも電圧が下がる前に放電を止める必要があります。この止めるべき電圧こそが放電終止電圧です。放電終止電圧は、電池の種類や使い方、周りの温度などによって変わってきます。例えば、乾電池と車に搭載されているような大きな電池では、放電終止電圧が違います。また、同じ種類の電池でも、懐中電灯で使う場合と車で使う場合では、求められる性能が違うため、放電終止電圧も変わります。さらに、寒い場所と暑い場所でも、電池の特性が変化するため、放電終止電圧を調整する必要があります。適切な放電終止電圧を設定することは、電池の寿命を延ばし、安全で安定した車の動作を確保するためにとても重要です。この値は、通常、電池の製造者が推奨する値を参考に決めます。車の説明書にも記載されているので、確認してみると良いでしょう。車に搭載されている電池は、単に車を走らせるためだけでなく、カーナビやエアコン、ヘッドライトなど、様々な装置を動かすためにも電気を供給しています。そのため、放電終止電圧の設定は、車の安全性や性能に直結する重要な要素となります。適切な放電終止電圧を守ることで、電池を長持ちさせ、快適な運転を楽しむことができるのです。

2024.12.15

EV

電気自動車の未来

電気自動車は、環境保全に大きく貢献する乗り物として期待を集めています。その一番の理由は、走行中に二酸化炭素を全く排出しないことです。よく知られているように、二酸化炭素は地球温暖化の主な原因の一つとされています。従来のガソリン車は、エンジンで燃料を燃やすことで動力を得ていますが、その際に大量の二酸化炭素を排出します。一方、電気自動車はモーターで動くため、走行中に二酸化炭素を排出することはありません。そのため、電気自動車の普及は、地球温暖化の進行を抑える上で非常に有効な手段となります。また、電気自動車は排気ガスを出さないため、大気汚染の改善にも役立ちます。従来のガソリン車は、二酸化炭素だけでなく、窒素酸化物や粒子状物質など、人体に有害な物質を含む排気ガスを排出します。これらの物質は、呼吸器系の疾患やアレルギーなどを引き起こす原因となります。電気自動車はこれらの有害物質を排出しないため、都市部の大気環境を改善し、人々の健康を守ることに繋がります。さらに、電気自動車は再生可能エネルギーとの相性が良いという点も大きなメリットです。太陽光発電や風力発電などで作られた電気を使って充電すれば、より環境負荷を低減できます。ガソリン車は、化石燃料を燃やすことで動力を得ますが、化石燃料は有限の資源であり、その採掘や輸送には環境破壊のリスクが伴います。電気自動車に再生可能エネルギーを組み合わせることで、持続可能な交通システムを構築することが可能となります。世界各国で環境規制が強化されている現在、二酸化炭素を排出しない電気自動車は、自動車メーカーにとって大きな強みとなります。消費者の環境意識も高まっており、環境に優しい車への需要はますます増加していくでしょう。電気自動車の普及は、私たちの暮らしをより快適にするだけでなく、地球環境を守り、未来の世代に美しい地球を引き継ぐためにも、非常に重要な役割を果たすと言えるでしょう。

2024.12.15

EV

電気自動車の心臓、電池の仕組み

電気自動車の心臓部とも言える電池には、様々な種類が存在します。現在、電気自動車で最も広く使われているのは、リチウムイオン電池です。この電池は、他の種類の電池と比べて、小さな体積で多くの電気エネルギーを蓄えられるという大きな利点があります。つまり、同じ大きさの電池であれば、より長い距離を走ることができるのです。また、繰り返し充電して使える回数が多いことも特徴です。長く使えるため、電池交換の頻度を減らすことができ、経済的にも優れています。リチウムイオン電池以外にも、過去にはニッケルと水素の化学反応を利用したニッケル水素電池や、鉛を使った鉛蓄電池なども電気自動車に使われていました。しかし、これらの電池はリチウムイオン電池と比べて、同じ大きさでも蓄えられる電気エネルギーが少なく、寿命も短いという欠点がありました。そのため、現在では電気自動車への搭載は少なくなってきています。未来の電気自動車用電池として期待されているのが、全固体電池です。これまでの電池は、電気を伝えるために液体の材料を使っていましたが、全固体電池は固体の材料を使います。液体の材料を使う電池は、液漏れや発火の危険性がありましたが、全固体電池は固体の材料を使うため、安全性が高いと考えられています。さらに、より多くの電気エネルギーを蓄えられる可能性も秘めており、電気自動車の航続距離を飛躍的に伸ばすことが期待されています。現在、世界中で活発に研究開発が行われており、実用化に向けて大きな進歩を遂げています。これらの電池は、いずれも化学変化を利用して電気を生み出し、充電時には逆の化学変化を起こして電気を蓄えます。

2024.12.15

EV

電気自動車の未来

電気自動車（電気で動く車）は、電気モーターの力で走る車です。ガソリンで動く車のように燃料を燃やすエンジンではなく、電気をためる装置（蓄電池）にためた電気を使ってモーターを回し、車を走らせます。近ごろ、環境問題への関心の高まりや技術の進歩に合わせて、電気自動車は急速に広まりつつあります。従来のガソリンで動く車と比べて、二酸化炭素などの排気ガスをほとんど出さないため、地球環境に優しい乗り物として注目を集めています。また、走っているときの音も静かで揺れも少ないため、心地よい乗り心地を実現できるのも魅力です。さらに、家庭用のコンセントで電気をためられる手軽さも、電気自動車の普及を後押ししています。電気自動車は、これからの移動社会を支える重要な存在と言えるでしょう。電気自動車は、環境への良さだけでなく、経済的な面や使い勝手の良さも向上しています。例えば、電気料金はガソリン代より安いので、燃料費を抑えることができます。家で電気をためられるので、ガソリンスタンドに行く手間も省けます。さらに、市や町などによっては電気自動車を買う際のお金や税金の優遇など、色々な支援制度が用意されています。これらの利点を考えると、電気自動車はますます魅力的な選択肢となるでしょう。電気自動車の心臓部であるモーターは、構造が単純で部品点数が少ないため、故障のリスクが低いという利点もあります。また、ガソリン車に比べてエネルギー効率が高く、電気料金の変動によっては燃料コストを大幅に削減できる可能性も秘めています。電気自動車は、単なる移動の道具ではなく、ずっと続けられる社会を作ることに貢献する存在です。地球環境を守り、快適な移動社会を実現するために、電気自動車がもっと広まることが期待されています。

2024.12.15

EV

進化を続ける車の心臓部：先進電池

車は、私たちの暮らしになくてはならないものとなっています。これまで、その動力は主にエンジンによって生み出されてきました。しかし、近年、地球環境への関心が高まる中で、環境に優しいエネルギーを使う必要性が増しています。電気で走る車は、その解決策の一つとして注目されており、その中心となるのが電池です。電池の性能が向上すれば、電気で走る車の使い勝手も良くなります。従来の電池よりも高性能な電池は、「先進電池」と呼ばれています。以前は「新しい種類の電池」や「新しい形の電池」など様々な呼び方がされていましたが、アメリカのカリフォルニア州で導入された、排気ガスを出さない車の販売を義務付ける決まりがきっかけで、「先進電池」という名前が定着しました。この決まりによって、車の製造会社は、電気で走る車を一定数販売しなければならなくなり、その結果、先進電池の開発が大きく進みました。先進電池は、従来の電池よりも多くの電気を蓄えることができ、一度の充電でより長い距離を走ることができます。また、充電時間も短縮され、より速く充電できるようになっています。さらに、安全性や寿命も向上しており、より安心して使えるようになっています。これらの進化は、電気で走る車の普及を促進する大きな力となっています。より高性能な電池を搭載した電気で走る車は、環境への負担を減らすだけでなく、私たちの暮らしをより便利で快適なものにしてくれると期待されています。そのため、世界中の様々な企業や研究機関が、より高性能な電池の開発に力を入れています。これからも、電池技術の進化から目が離せません。

2024.12.15

EV

電気自動車の心臓部：電動機制御装置

電動機制御装置は、電気で動く車の心臓部と言える重要な部品です。アクセルを踏んだりブレーキを踏んだりした時の信号を受け取り、状況に応じて電動機の回転の速さや力を調整することで、車をうまく安全に走らせる役割を担っています。単に電動機を動かすだけでなく、様々な機能を持っています。例えば、何か異常を見つけたら安全を確保するための機能や、警告を出す機能、警報を出す機能など、電動機に関わる制御全般を担っています。これにより、運転する人は安心して運転に集中することができます。もう少し詳しく説明すると、アクセルペダルを踏むと、その踏み込み量に応じて電動機制御装置は電動機に送る電気の量を調整します。これにより、電動機の回転速度が上がり、車は加速します。逆にブレーキペダルを踏むと、電動機制御装置は電動機にブレーキをかける信号を送ります。さらに、回生ブレーキという仕組みを使って、ブレーキの際に発生するエネルギーを電気に変えてバッテリーに充電することも行います。この回生ブレーキの制御も電動機制御装置の重要な役割の一つです。また、坂道発進時など、車が後退しないように電動機を制御する機能も備えています。これらの制御は、様々なセンサーからの情報に基づいて、瞬時に行われます。近頃、電気で動く車の普及に伴い、電動機制御装置の技術革新も目覚ましく、より少ない電気で動くようにしたり、装置の大きさを小さくしたり、価格を安くしたりといった改良が進んでいます。さらに、高度な制御技術によって、より滑らかで心地よい運転を体験できるようになっています。例えば、アクセル操作に対する反応をより繊細に制御することで、加速や減速をスムーズに行うことが可能になります。このように、電動機制御装置は、電気自動車の性能と安全性を大きく左右する重要な部品であり、今後の進化にも大きな期待が寄せられています。

2024.12.15

EV

電気自動車の心臓、モーター技術の進化

電気自動車を動かすための心臓部とも言えるのが、電気自動車用原動機です。この原動機は、電気の力を回転運動に変換し、車を走らせる役割を担っています。従来のガソリン自動車でいうところの原動機に相当し、電気自動車の性能を大きく左右する重要な部品です。電気自動車用原動機には、ガソリン自動車の原動機にはない様々な利点があります。まず挙げられるのは、その静粛性です。ガソリン自動車のように爆発音や振動がないため、とても静かに走ることができます。快適な乗り心地を実現するだけでなく、周囲の騒音公害を減らすことにも貢献しています。さらに、電気自動車用原動機は、構造がシンプルであることも大きな特徴です。ガソリン自動車の原動機に比べて部品数が少ないため、故障する可能性が低く、維持管理にかかる手間や費用を抑えることができます。電気自動車用原動機は、車を動かすだけでなく、電気を作り出すこともできます。減速時には原動機を発電機のように使い、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電池に戻すことができます。これは回生制動と呼ばれ、エネルギーの無駄を省き、航続距離を伸ばす効果があります。ガソリン自動車にはない、電気自動車ならではの仕組みです。現在、電気自動車用原動機の技術革新は目覚ましい勢いで進んでいます。より小さく軽く、より効率よく電気を回転力に変換できる原動機の開発が盛んに行われています。この技術の進歩が、電気自動車のさらなる普及、ひいては環境問題の解決にも繋がっていくでしょう。

2024.12.15

駆動系

電気自動車の誤発進防止機能

電気で動く車は、ガソリンで動く車とは動き出し方が違います。安全に動かすための注意点も違います。ガソリン車は、エンジンをかけるために鍵を回しますが、電気で動く車には鍵はなく、代わりにボタンを押したり、鍵を持っていればドアの取っ手に触れるだけでロックが解除され、車に乗るだけで動くものもあります。電気で動く車は、モーターで動くため、ガソリン車のようにエンジンを動かし続ける必要がありません。そのため、とても静かで、振動もほとんどありません。この静かさが危険なこともあります。うっかりアクセルを踏んでしまうと、急に車が飛び出してしまい、思わぬ事故につながる可能性があります。このような事故を防ぐため、電気で動く車には、急な飛び出しを防ぐ仕組みが備わっています。この仕組みは、車が安全に走り出せる状態かどうかを様々な方法で調べています。例えば、ブレーキを踏んでいるか、シートベルトを締めているか、周囲に人や物がないかなどを確認します。もし安全が確認できない場合は、車が走り出さないように制御します。ブレーキを踏んでいない場合や、シートベルトが外れている場合は、警告灯や警告音が鳴る車もあります。また、周りの様子をカメラやセンサーで感知して、人や物が近づいている場合は、画面に表示したり、音で知らせたりする車もあります。このように、電気で動く車は、ガソリン車とは違う点に注意して、安全に運転することが大切です。特に、静かであるがゆえに起こる急発進には十分に気をつけましょう。走り出す前に、周りの状況をよく確認し、ブレーキをしっかり踏んで、安全を確認してからアクセルを踏む習慣をつけましょう。

2024.12.15

安全

車の心臓部、整流器の役割

車は、様々な電気仕掛けの機器で溢れています。明るい照明、心地よい温度を保つ冷暖房、道案内をしてくれる地図表示装置など、これらは全て直流電力で動いています。しかし、車の発電機は交流電力を作り出します。そこで、整流器の出番です。整流器は、交流電力を直流電力に変換する、いわば電気の変換装置です。発電機で作られた電力は、まず整流器に送られます。整流器の中には、電流の流れを一方通行にするダイオードと呼ばれる部品が複数組み込まれており、これらが交流電力の波形をプラスの値だけに整えます。こうして、プラスとマイナスが交互に入れ替わる交流電力が、プラス方向へ一定に流れる直流電力に変換されるのです。変換された直流電力は、車のバッテリーに蓄えられます。バッテリーは、エンジンが停止している時でも、各機器に電気を供給する役割を担っています。また、整流器はバッテリーへの過充電も防ぎます。バッテリーが必要とする以上の電力が供給されると、バッテリーは劣化したり、最悪の場合、破損してしまう可能性があります。整流器は、バッテリーの充電状態を監視し、必要以上の電力が流れないように制御することで、バッテリーの寿命を延ばします。整流器が正常に働いていなければ、電装品は正しく作動しません。快適な運転はもちろん、安全な運転にも支障をきたす可能性があります。普段は目に触れることはありませんが、整流器は車の電気系統を支える重要な部品なのです。

2024.12.14

EV

ヒートポンプで快適な車内空間

熱を移動させる魔法、それはまるで魔法瓶の中身が温かいまま、あるいは冷たいままに保たれる不思議な現象に似ています。しかし、魔法瓶とは異なり、ヒートポンプは熱の出入りを自由に操り、空間の温度を自在に変化させることができます。この装置の仕組みは、冷蔵庫とよく似ています。冷蔵庫は、庫内の食品から熱を吸収し、その熱を外部に放出することで庫内を冷やしています。ヒートポンプも同様に、熱を移動させることで温度を調整します。ヒートポンプの心臓部には冷媒と呼ばれる特殊な液体が入っています。この冷媒は、圧力を変えることで容易に気体になったり液体になったりする性質を持っています。この性質を利用して、熱の移動を実現しています。例えば、冬の寒い日に車内を暖めたい場合、ヒートポンプはまず外の冷たい空気から熱を吸収します。たとえ外気温が氷点下であっても、空気の中にはわずかながら熱が存在します。冷媒はこのわずかな熱を吸収し、気体へと変化します。次に、気体となった冷媒は圧縮機によって圧縮されます。圧縮されると冷媒の温度は上昇します。この高温になった冷媒は、車内の空気に熱を放出します。すると、車内は暖かくなり、冷媒は再び液体に戻ります。夏の場合は、このプロセスが逆になります。車内の熱い空気から冷媒が熱を吸収し、気体になります。そして、この気体は車外に放出されることで熱を運び出し、車内を冷房します。このように、ヒートポンプは冷媒の状態変化と圧縮を利用することで、熱を移動させ、一年を通して快適な車内環境を実現しているのです。まるで魔法のように、熱を自在に操るヒートポンプは、私たちの快適な移動を支える重要な技術と言えるでしょう。

2024.12.14

機能

クルマの心臓部、鉛電池の役割

鉛電池は、自動車になくてはならない部品であり、主にエンジンの始動や電装品の電力供給に使われています。エンジンをかける際に必要な大きな電力を瞬時に供給できることが、その大きな特徴です。また、ヘッドライトやエアコン、カーオーディオなど、様々な電装品にも安定した電気を供給し、快適な運転を支えています。この電池は、二酸化鉛と海綿状鉛を電極に、希硫酸を電解液として用いることで、電気を生み出します。二酸化鉛は正極、海綿状鉛は負極の役割を果たし、これらが電解液である希硫酸と化学反応を起こすことで、電流が発生する仕組みです。使い切った後も、外部から電気を供給することで繰り返し充電できるため、二次電池と呼ばれ、資源の有効活用にも貢献しています。鉛電池は長年の研究開発によって、高い信頼性と安定した性能を実現しています。過酷な環境下でも安定して動作し、長期間にわたって使用できる耐久性を備えています。また、製造技術も確立されており、比較的安価に製造できることも大きな利点です。そのため、古くから自動車用電源として利用されており、現在でも多くの車に搭載されています。自動車の進化とともに、鉛電池も改良が重ねられています。近年では、充電性能や寿命が向上した高性能な鉛電池も登場しており、ますます自動車にとって重要な存在となっています。今後も、更なる技術革新によって、より高性能で環境に優しい鉛電池の開発が期待されています。

2024.12.14

EV

エネルギー回収の巧み技：回生制動

車は止まる時に、大きな力を使っています。この力を今までのようにただ熱として捨ててしまうのはもったいない、そこで考えられたのが回生制動です。回生制動とは、ブレーキを踏んで車を遅くする時に生まれる力を電気に変え、電池にためて再利用する仕組みのことです。これまでの車は、ブレーキを踏むと、パッドと呼ばれる部品が回転する円盤を強く挟み込み、摩擦によって車を止めていました。この摩擦で発生する熱は、空気に逃げて無駄になっていました。しかし回生制動を使う車では、ブレーキを踏むと、車輪につながっているモーターが発電機のような働きを始めます。モーターは普段、電池から電気をもらって回転し、車を動かしますが、回生制動が働いている時は、逆に車輪の回転から電気を作り出し、その電気を使って電池を充電するのです。これは、自転車のライトでよく見られる仕組みと似ています。自転車のライトは、タイヤの回転を利用して発電し、電気を供給することで点灯しています。回生制動もこれと同じように、車の動きを電気に変えているのです。この回生制動は、電池で動く車にとって特に大きな利点となります。電気自動車や一部の組み合わせ型の車などは、この技術のおかげで電池の持ちが良くなり、走る距離が伸びるからです。さらに、ブレーキパッドの摩耗も抑えられるので、部品交換の頻度も減らせます。環境にも優しく、財布にも優しい、まさに一石二鳥の技術と言えるでしょう。

2024.12.14

機能

エネルギー回収ブレーキ：未来のブレーキ

エネルギー回収ブレーキは、電気自動車や一部の燃費の良い車に搭載されている、環境に優しいブレーキの仕組みです。従来のブレーキは、摩擦熱を発生させて車を減速させるため、エネルギーが熱として捨てられていました。しかし、エネルギー回収ブレーキは、この無駄になるはずだったエネルギーを再利用する、賢い仕組みです。車が走っている時は、車には運動のエネルギーが蓄えられています。ブレーキを踏むと、この運動エネルギーを利用してモーターを回し、発電機のように働かせます。モーターが発電機として働くことで、運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、その電気をバッテリーに蓄えます。この電気は、次に車が走り出す時に再利用されます。例えば、加速時やエアコンの使用時など、電気が必要な時に、この蓄えられた電気を使うことができます。エネルギー回収ブレーキの最大の利点は、エネルギーの無駄を減らし、燃費を向上させることです。熱として捨てられていたエネルギーを再利用することで、ガソリンや電気の使用量を減らすことができ、環境への負荷を軽減することに繋がります。また、バッテリーへの負担も軽減されるため、バッテリーの寿命を延ばす効果も期待できます。エネルギー回収ブレーキは、ただ車を止めるだけでなく、未来の車にとって重要な役割を担っています。限られた資源を有効活用し、環境への影響を少なくするために、この技術は今後ますます重要になっていくでしょう。さらに、技術の進歩によって、回収できるエネルギー量も増えていくと期待されており、より環境に優しく、効率の良い車の実現に貢献していくと考えられます。

2024.12.14

機能

太陽電池で走る未来の車

太陽電池は、光の力を電気の力に直接変えることができる、特別な部品です。太陽の光が当たると、その光は小さな粒々のエネルギーを持っています。このエネルギーによって、電池の中でマイナスの電気を持つ電子とプラスの電気を持つ正孔と呼ばれるものが生まれます。この電子と正孔は、普段はくっついた状態ですが、光のエネルギーを受け取るとバラバラになります。この、バラバラになった電子と正孔が、電池の中で電気を生み出すもとになります。プラスとマイナスが分かれることで、電圧が発生するのです。これは、ちょうど乾電池のような仕組みです。つまり、太陽電池は太陽の光を浴び続ける限り、電気を作ることができるのです。この太陽電池を利用することで、車のエンジンを動かすことができます。最近では、電気で走る車がどんどん増えてきています。それと同時に、地球環境への負担を少なくするために、太陽電池を車に取り付けることが注目されています。太陽電池を搭載した車は、太陽の光を受けて走るため、ガソリンなどの燃料を使う必要がありません。そのため、排気ガスを出さず、空気を汚しません。また、燃料を入れる必要がないため、燃料代も節約できます。さらに、災害時など電気が使えない時でも、太陽電池を搭載した車があれば、非常用の電源として使うことができます。これらの利点から、太陽電池を搭載した車は、未来の車として期待されています。今後、技術がさらに進歩すれば、より効率的に太陽の光を電気に変えることができるようになり、もっとたくさんの車が太陽電池で走るようになるでしょう。

2024.12.13

EV

磁石の力で走る車

磁石は、まるで魔法のような力を持つ不思議な石です。同じ種類の極（例えば北と北、または南と南）を近づけると、互いに押し合い、離れようとします。反対に、異なる種類の極（北と南）を近づけると、互いに引き合い、くっつこうとします。この不思議な力は、磁力と呼ばれる力の働きによるものです。磁力は、目には見えませんが、磁力線と呼ばれる線で表すことができます。磁力線は、磁石の北極から出て南極へと向かう、目に見えない道のようなものです。磁石が鉄を引き寄せるのは、この磁力線の働きによるものです。鉄は磁石ではありませんが、磁石の近くに置くと、磁力線の影響を受けて一時的に磁石のような性質を持つようになります。磁力線は常に短い道を通ろうとするため、鉄は磁石へと引き寄せられます。この鉄を引き寄せる力を、磁気抵抗による力と呼びます。この力は、回転する力を生み出すためにも利用されます。例えば、モーターは磁気抵抗による力を使って回転運動を作り出しています。モーターの中には、磁石と、磁石の影響を受けて磁力を持つようになった鉄の部分があります。磁石と鉄が引き合ったり反発したりする力をうまく利用することで、モーターは回転運動を生み出し、様々な機械を動かすことができます。まるで、目に見えない手で押したり引いたりして回転させているかのようです。磁石の力は、私たちの身の回りの様々なところで利用されています。冷蔵庫の扉を閉めるための磁石、電気を作る発電機、音を出すスピーカーなど、磁石の力は私たちの生活になくてはならないものとなっています。

2024.12.13

駆動系

車の進化を支えるブラシレスモーター

一昔前の玩具や家庭電化製品の中には、小さな回る部品を動かすための装置が入っていました。この装置は「ブラシ付きモーター」と呼ばれ、構造が単純で費用も安く済むため、今でも様々な場所で使われています。例えば、自動車のドアの鍵を開け閉めする装置や、窓を上下させる装置、鏡の角度を変える装置などにも、このブラシ付きモーターが活躍しています。これらの装置は小さく軽い部品で済むため、車の中で使うのに適しています。また、電気をあまり使わないことも、車に搭載する装置として選ばれる理由の一つです。ブラシ付きモーターは、大きく分けて回転する部分と固定されている部分の二つからできています。回る部分を「回転子」、固定されている部分を「固定子」と呼びます。回転子にはコイルと呼ばれる、針金をぐるぐると巻いたものが付いています。固定子には永久磁石と呼ばれる、常に磁力を持っている物が付いています。この磁石とコイルの間に電気を流すことで、回転子は回り始めます。電気を流す役目を果たすのが「ブラシ」と呼ばれる部品です。ブラシは、回転子に電気を送るための接点の役割を果たし、常に回転子に触れながら電気を供給し続けます。ブラシ付きモーターは簡単な構造で、製造費用も抑えられるという利点があります。そのため、今でも多くの自動車部品で使われています。しかし、ブラシと回転子が常に接触しているため、摩擦でブラシが摩耗したり、火花が発生したりする可能性があります。そのため、定期的な交換が必要となる場合もあります。技術の進歩により、ブラシを使わないモーターも開発されていますが、小型軽量で低電力という点では、ブラシ付きモーターは今でも重要な役割を担っています。特に自動車のように限られたスペースや電力で様々な機能を実現する必要がある場面では、まだまだ活躍が期待される装置と言えるでしょう。

2024.12.13

駆動系

誘導モーター：EVの心臓部

電気自動車の動力源である原動機には、大きく分けて同期原動機と誘導原動機の二種類があります。このうち、誘導原動機は永久磁石を使わないという特徴があります。永久磁石を使う同期原動機と異なり、誘導原動機は電磁石のみを使って回転力を生み出します。では、誘導原動機はどのようにして回転するのでしょうか。誘導原動機は、固定子と回転子という二つの主要な部品で構成されています。どちらも電磁石、つまり電流を流すと磁力を発生させる巻き線が使われています。固定子に電流を流すと、回転する磁場が発生します。まるで磁石がくるくる回っているような状態です。この回転磁場が回転子に影響を与えます。回転子には、固定子からの回転磁場によって電流が発生します。これは電磁誘導と呼ばれる現象です。この誘導電流によって回転子も磁石のような働きを始めます。回転子に発生した磁力は、固定子の回転磁場と引き合ったり反発したりすることで回転力を生み出します。このように、誘導原動機は電磁誘導という現象を利用して回転力を発生させています。永久磁石を使わないため、資源の節約やコスト削減につながるという利点があります。また、構造が比較的単純であるため、頑丈で故障が少ないというメリットもあります。これらの特徴から、誘導原動機は電気自動車の原動機として広く採用されています。

2024.12.13

EV

電気自動車の心臓部、同期モーター

同期モーターは、交流モーターの一種で、回転子の回転速度と供給される交流電流の周波数が常に一致していることからその名が付いています。電気自動車の動力源として広く使われているほか、家電製品や産業機械など、様々な分野で活躍しています。同期モーターの回転の仕組みは、電磁石と永久磁石の相互作用を利用しています。モーターは大きく分けて、回転する部分である回転子と、静止している部分である固定子から構成されています。回転子には永久磁石が取り付けられており、固定子には電磁石が配置されています。固定子の電磁石に電気を流すと磁界が発生し、この磁界が回転子の永久磁石と引き合ったり、反発したりする力を生み出します。この力によって回転子が回転するのです。自転車のペダルを漕ぐことを想像してみてください。足が磁界、ペダルが永久磁石、自転車の車輪が回転子だと考えると分かりやすいでしょう。足でペダルを交互に踏むことで車輪が回転するように、磁界を変化させることで回転子を回転させます。永久磁石を使うことでエネルギーの損失を減らし、効率的な回転を実現できることが同期モーターの大きな利点です。また、供給する交流電流の周波数を変えることで、回転速度を細かく制御することも可能です。電気自動車の場合、アクセルペダルを踏む強さに応じて電流の周波数を調整することで、滑らかで力強い加速を生み出しています。まるで熟練の職人が自在に操るように、電気自動車の動きを緻密に制御できるのは、同期モーターの優れた特性のおかげと言えるでしょう。電気自動車の普及と共に、同期モーターの需要はますます高まっており、更なる性能向上に向けた研究開発が活発に行われています。

2024.12.13

駆動系

未来の駆動：インホイールモーター

車輪の中に駆動の力を秘めた技術、それが輪内駆動装置です。読んで字のごとく、車輪の内部に駆動装置を組み込むという、画期的な仕組みです。実は、この技術は全く新しいものではありません。油圧の力を用いた輪内駆動装置は、建設機械などで既に活躍していました。ショベルカーなどの重機が、力強く土砂を掘削したり、機体を自在に動かしたりできるのは、この技術のおかげです。電気で動く車においては、輪内駆動装置の中心は電動式になっています。この電動式の輪内駆動装置は、遠い昔、今から３０年以上も前に、未来の車を実現する技術として大きな注目を集めました。１９８０年代末から１９９０年代終盤にかけて、多くの試作車に搭載され、夢の技術として期待されました。しかし、当時の技術では乗り越えられない壁がありました。車輪の回転を速めたり遅くしたりする制御機構が複雑で、実用化するには難しかったのです。また、安全のために欠かせない、車輪を止めるための機械式の装置との組み合わせも難しく、広く世の中に広まることはありませんでした。ところが近年、技術の進歩によって状況は大きく変わりました。電子制御技術が飛躍的に向上し、左右の車輪の回転を非常に細かく制御できるようになったのです。さらに、装置の小型化も進み、機械式の停止装置とも問題なく組み合わせられるようになりました。これらの進歩により、輪内駆動装置は再び脚光を浴び、未来の車を実現する鍵として期待されています。より自由自在な動きの制御や、車内の空間の有効活用など、多くの可能性を秘めた技術として、今後の発展に大きな注目が集まっています。

2024.12.13

駆動系

隠れた制動装置：車体内ブレーキ

車体内ブレーキ、言い換えれば車体中央寄りのブレーキは、名前の通り、車の中心近くにブレーキの仕組みを置く方式です。ふつう、ブレーキはタイヤのすぐそばに付いています。しかし、このブレーキは、車軸よりも車の中心側、つまり内側に配置されます。この配置によって、タイヤを含めた車輪部分の重さを軽くすることができ、車の動き出しや停止がよりスムーズになります。これは、バネ下重量の低減と呼ばれ、車の運動性能向上に大きく貢献します。飛行機や電車、それにレース用の車など、速く走る乗り物では、このブレーキがよく使われています。これらの乗り物では、車体を板に見立てて板と呼ぶことがあり、その内側を内側と呼ぶことから、車体内ブレーキのことを内側ブレーキとも呼びます。近ごろ、電気で走る車が増えてきています。こうした車では、モーターをタイヤの近くに置く配置がしやすいという利点があります。その一方で、ブレーキをタイヤの近くに置くと、モーターとブレーキが両方ともタイヤの近くに配置されることになり、スペースが足りなくなることがあります。そこで、ブレーキを車体の中心側に移動させる車体内ブレーキが、スペースの問題を解決する有効な手段として注目されています。また、車体内ブレーキは、ブレーキ部品を車体で覆う構造となるため、泥や水、小石などの影響を受けにくく、ブレーキの性能を安定させることができます。これは、悪路を走る車や、雪が多い地域で走る車にとって、大きな利点となります。さらに、車体の中心にブレーキを配置することで、左右のタイヤにかかるブレーキの力をより均等に調整しやすくなります。これにより、ブレーキをかけた時の車の安定性が向上し、より安全な運転につながります。

2024.12.13

駆動系

未来の車を考える：都市型レンタカー

近代的な建物が空に向かって伸び、心地よい潮風が吹き抜ける横浜みなとみらい２１地区。この街は、未来の交通のあり方を試す実験場として選ばれました。２０００年１月、人々の移動の手段に大きな変化をもたらす画期的なプロジェクトが動き始めました。それは、電気で走る自動車を使った全く新しいレンタカーの仕組みの実験です。この実験は、財団法人自動車走行電子技術協会ITS/EV新交通システム研究委員会によって進められました。委員会の名前にある「ITS」とは高度道路交通システムのことで、道路や自動車、そしてそれらを利用する人々を情報通信技術でつなぎ、安全で円滑な交通を実現するための技術です。「EV」は電気自動車のことで、ガソリンではなく電気の力で走る自動車です。つまり、この委員会は電気自動車と情報通信技術を組み合わせた、未来の交通システムを研究しているのです。横浜みなとみらい２１地区は、近代的な街並みと、進んだ技術を受け入れる土壌があったため、実験場所として最適でした。人々が快適に移動できる未来の交通システムを作るために、熱い思いを持った多くの技術者や研究者が集まり、それぞれの知識や技術を持ち寄って協力しました。電気自動車はまだそれほど普及しておらず、充電設備なども十分ではありませんでした。レンタカーのシステムも、今のようにインターネットで簡単に予約できる時代ではありません。だからこそ、実験を通して様々な課題を見つけ、解決していく必要があったのです。未来の交通システムを創造しようとする、彼らの挑戦が始まりました。

2024.12.12

車のリースとローン

エネルギー回収ブレーキ：未来の車を作る技術

車は止まる時に、摩擦を使って車輪の動きを熱に変えて止めています。この熱は空気中に逃げてしまい、そのままでは再利用できません。エネルギー回収ブレーキはこの熱を逃がす代わりに、電気に変える仕組みです。電気を作ることで、無駄にしていたエネルギーを再び使えるようにしています。この仕組みは、発電機とよく似ています。発電機は磁石とコイルを使って電気を作り出します。エネルギー回収ブレーキも同様に、車輪の回転を利用して発電機を回し、電気を作り出します。作られた電気は、車のバッテリーに蓄えられます。この電気は、次に車が走り出す時や、エアコン、ライトなど、様々な電力が必要な時に使われます。つまり、一度止まる時に使ったエネルギーの一部を、次に走る時に再利用できるのです。エネルギー回収ブレーキのメリットは、燃費が良くなることです。無駄にしていたエネルギーを再利用することで、燃料の消費を抑えることができます。また、燃料を燃やす量が減るため、排出ガスも減らすことができ、環境にも優しい技術です。この技術は、一部の電車にも使われています。電車がブレーキをかける時に発生する電気を、架線に戻して他の電車が使えるようにしているのです。このように、エネルギー回収ブレーキは、無駄をなくしてエネルギーを有効活用する、未来の乗り物に欠かせない技術と言えるでしょう。

2024.12.12

機能

電気自動車のデフレス方式：未来の駆動システム

自動車の動きを左右する駆動方式は、常に進化を続けています。近年の電気自動車の技術革新の中で、特に注目すべきもののひとつに、差動歯車を用いない駆動方式があります。これは、左右の車輪それぞれに独立した電動機を取り付けることで、差動歯車を不要とする画期的な仕組みです。従来の自動車は、カーブを曲がる際に内側と外側の車輪の回転速度に差が生じます。内側の車輪は外側の車輪よりも短い距離を移動するため、回転速度が遅くなります。この速度差を調整するために、差動歯車が使われてきました。差動歯車は、左右の車輪の回転速度を自動的に調整し、スムーズなコーナリングを可能にする重要な部品です。しかし、この差動歯車は構造が複雑で、部品点数も多いため、重量や動力損失の原因となる場合もありました。差動歯車を用いない駆動方式では、左右それぞれの車輪に電動機を直接接続します。そして、それぞれの電動機の回転速度を精密に制御することで、車輪の回転速度差を自在に調整します。カーブを曲がる際には、内側の電動機の回転速度を落とし、外側の電動機の回転速度を上げることで、スムーズなコーナリングを実現します。これは、まるで左右の足で別々にペダルを漕ぐ自転車のようなイメージです。この方式の最大の利点は、差動歯車のような複雑な機構が不要になることです。その結果、自動車の構造を簡素化し、軽量化に繋がります。また、部品点数が減ることで、故障のリスクも低減できます。さらに、差動歯車による動力損失がなくなるため、駆動効率の向上も期待できます。これらの利点は、電気自動車の航続距離の延長や、運動性能の向上に大きく貢献するでしょう。今後、電気自動車の普及が進むにつれて、この差動歯車を用いない駆動方式はますます重要な技術となるでしょう。

2024.12.12

駆動系