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2018-11-29更新

電気自動車の仕組み

電気自動車の仕組み

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お世話になっております。

 

株式会社ラグザス・クリエイトの知念です。

 

前回の「自動車エンジンの仕組み」はいかがでしたでしょうか?

 

質問や感想はドンドンこちらのメールまで送ってきてください。

 

→ h.chinen@raxus-create.co.jp

 

では早速本日のテーマに入っていきたいと思います。

 

本日のテーマは「電気自動車の仕組み」です。

 

では、始めていきたいと思います。

 

電気自動車の仕組み

 

電気自動車は常にニュースに登場します。

 

電気自動車に対する世間の関心は非常に高いものがあります。

 

これにはいくつかの理由があります。

 

電気自動車はガソリン車よりも汚染が少なく、ガソリン車の環境にやさしい代替品です。

 

燃料電池を搭載した車両は電気自動車であり、燃料電池は今非常に注目されています。

 

電気自動車とは、ガソリンエンジンではなく、電気モーターで駆動される自動車です。

 

仮に電気自動車に乗っていたとしても車外からは気づかれることはないでしょう。

 

なぜならば多くの場合の電動というのはハイブリッドであるからです。

 

そしてそれらと比較した際に言えることは電気自動車というのは圧倒的に静かであるということです。

 

電気自動車が一般的にどのように働くのかを知るために、典型的な電気自動車を見ていきます。

 

電気自動車の例

 

通常のガソリン車をどのようにして電気自動車へと変えたのかでしょうか?

 

変更を加えたのは以下の通りです。

 

マフラー、触媒コンバータ、テールパイプ、ガスタンクなどがすべて取り外されました。

 

クラッチアセンブリが除去されました。

 

既存の手動変速機はそのまま残され、2速で固定されました。

 

ではその構造はどうなっているのでしょうか?

 

電気自動車の構造

 

電気自動車の中核をなすのは以下のものです。

 

・電動モーター

 

・モーターのコントローラー

 

・バッテリー

 

コントローラーはバッテリーからパワーを得てその動力をモーターに伝えます。

 

アクセルペダルはペアとなるポテンショメータ(可変抵抗器)に接続されており、これらのポテンショメータはコントローラにどの程度の電力が供給されるかを知らせる信号の働きをします。

 

コントローラーはゼロパワー(停車時)、フルパワー(アクセルペダルを最大まで踏んだ時)、またはその間の任意のパワーレベルを供給することができます。

 

コントローラーはバッテリーパックからDC(直流)を取り込みます。

 

モーターに送るためにAC(交流)に変換します。

 

それは、正弦波を生成するために電池の電圧を迅速にオン/オフする非常に大きなトランジスタを使用します。

 

ガスペダルを押すと、ペダルからのケーブルが次の2つのポテンショメータに接続されます。

 

ポテンショメータからの信号は、コントローラーに電気自動車のモーターにどれだけの電力を供給するかを伝えます。

 

安全のために2つの電位差計があります。

 

コントローラーは両方のポテンショメータを読み取り、それらの信号が等しいことを確認します。

 

そうでない場合、コントローラーは動作しません。

 

この配置はポテンショメータがフルポジションで故障する状況を防止します。

 

非常にシンプルなDCコントローラーはアクセルペダルに接続された大きなオン/オフスイッチになります。

 

ペダルを踏むとスイッチがオンになり、ペダルから足を話すとオフになります。

 

運転手は、アクセルを押して離して、一定の速度を維持するためにモーターをオン/オフする必要があります。

 

コントローラーはポテンショメータからアクセルペダルの設定を読み取り、それに応じて電力を調整します。

 

仮に加速器が途中まで押し込まれたとした場合、コントローラーはポテンショメータからその設定値を読み取り、モーターの電源を素早くオン/オフして、時間の半分になるようにします。

 

アクセルペダルが25%下がっている場合、コントローラーはパワーをパルスして、25%の時間で、75%の時間をオフにします。

 

ほとんどのコントローラーは、脈動を人間の視覚の範囲外に保つために、毎秒15,000回以上のパワーをパルスします。

 

パルス電流により、モーターハウジングはその周波数で振動します。

 

したがって、1秒間に15,000回以上のパルスでパルスすることにより、コントローラーとモーターは人間の耳には聞こえません。

 

ACコントローラーでは、働きはもう少し複雑ですが、それは同じ考えです。

 

コントローラーは3つの疑似正弦波を作成します。

 

これは、バッテリからDC電圧を取り出して、それを脈動させます。

 

ACコントローラーでは、電圧の極性を1秒間に60回反転する必要があります。

 

したがって、実際には、ACコントローラーには6組のトランジスタが必要ですが、DCコントローラーには1組しか必要ありません。

 

ACコントローラーでは、各相について、電圧をパルスする1組のトランジスタと極性を反転するもう1組のトランジスタが必要です。

 

3つのフェーズで3回、つまり6つのトータルセットのトランジスタを複製します。

 

電気自動車で使用されるほとんどのDCコントローラーは、電気フォークリフト業界から来ています。

 

電気自動車のモーターとバッテリー

 

電気自動車はACまたはDCモーターを使用できます。

 

DCの設置は、より簡単で安価な傾向があります。

 

典型的なモーターは、20,000ワットから30,000ワットの範囲にあります。

 

典型的なコントローラーは、40,000ワットから60,000ワットの範囲内にあります。

 

DCモーターには、短時間の間にオーバードライブ(最大10対1)が可能な優れた機能があります。

 

これは短い加速の加速には最適です。

 

唯一の制限はモーターの発熱です。

 

あまりにも多くのオーバードライブとモーターは、それが自己破壊するポイントまで加熱します。

 

ACモータとコントローラには、しばしば再生機能があります。

 

制動中、モータは発電機に変わり、バッテリに電力を戻します。

 

今、電気自動車の弱点はバッテリーにあります。

 

現在の鉛蓄電池技術には少なくとも6つの重大な問題があります。

 

鉛蓄電池は重いです。

 

鉛蓄電池はかさばります。

 

鉛蓄電池の容量は限られています。

 

鉛蓄電池は充電が遅いです。

 

鉛蓄電池の寿命は短いです。

 

鉛蓄電池は高価です。

 

ここまで話を進めてきてお分かり頂けることは電気自動車は時期尚早であるという点です。

 

多角的に見てもあきらかにデメリットの方が多いと言えます。

 

では一体どうすればいいのでしょうか?

 

現状においてはその中間的存在であるハイブリッドがベストな選択と言えるでしょう。

 

実際、市場のハイブリッドの売れ行きがそれを証明しています。

 

電気自動車の仕組みというのは一見複雑ですが非常にシンプルです。

 

ですが、電気自動車のバッテリーやシステムにはまだまだイノベーションが必要です。

 

今回のブログはここまでとなります。

 

質問などがあればコチラのメールアドレスまでお気軽にお問合せください。

 

→ h.chinen@raxus-create.co.jp

 

最後まで読んで頂きありがとうございました。

 

※当ブログに使用しております画像は全て、Google画像検索より引用しております。

 

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