2022-11-17更新

電気自動車の仕組み

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お世話になっております。カーネクストのブログ担当です。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？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。

電気自動車とは

脱炭素化社会に向けて、各自動車メーカーが電気自動車の製造に力を入れ始めていることもあり、昨今では電気自動車がニュースに登場する機会も少なくありません。エコロジーの観点や、燃費性能の高さといった点でも、電気自動車に対する世間の関心は特に高いものがあります。

電気自動車というと、エコロジーカーということでご存知な方も多いでしょう。ガソリン車のように燃料を内燃機関で燃焼し、車を駆動することはないため、環境汚染問題となっている炭素の発生もなく、環境にやさしい車となっているためです。電気自動車は燃料を燃やすのではなく、燃料電池に充電した電力により電動モーターが回転して駆動する車です。特に現在は、燃料電池の種類も増えてきていることから、大きくなった燃料電池の容量により伸びてきている電気自動車の満充電時の航続距離にも注目が集まっています。

電気自動車はガソリンエンジンではなく電気モーターで駆動します。電気モーターの作動音は小さく、圧倒的に静かであるため、歩行者はそばに電気自動車が走行していても気づかないということがあるようです。歩行者などの安全のためにわざと作動音や警告音を発生させるといった仕組みをもっている電気自動車も販売されています。

まだまだ電気自動車の普及率は低く、燃費性能の高い車というと、低燃費車またはハイブリッド車が多い傾向にあります。こちらでは、電気自動車の仕組みや構造について知るために、電気自動車について解説します。

電気自動車の構造

電気自動車の構造はどのようになっているのでしょうか？電気自動車の中核をなしている機構は以下の3つです。

電動モーター
モーターのコントローラー
バッテリー

電気自動車の機構は、コントローラーがバッテリーに充電してある電力を制御送電し、送電された電力によってモーターが回転すること、車の駆動力が発生する仕組みです。

運転者がアクセルペダルを踏みこむと、アクセルペダルとペアのポテンショメータ（可変抵抗器）が接続されます。ポテンショメータは、モーターコントローラー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ています。

信号を受け取ったコントローラーは、供給に合わせてゼロパワー（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の電力をバッテリーからモーターへと供給するため、電気の形をDCからACへと調節します。

もともとバッテリーパックから取り込んだ電気の形はDC（直流）ですが、車内のモーターで使用できる電気の形であるAC（交流）に変換する必要があり、コントローラーはその電気の形を調節する役割を持っています。

電気自動車の弱点

電気自動車に欠かせない大容量バッテリーですが、現在の鉛蓄電池技術には、いくつかの重大な問題があります。電気自動車のリチウムイオンバッテリー（鉛蓄電地）の弱点となるポイントは以下の6つです。

重量がある
大きいため空間が制限される
容量に限りがある
充電に時間がかかる
バッテリー寿命があり交換が必要
部品が高価

上記の通り、まず電気自動車に搭載される大容量バッテリーは、大きな容量を必要とするために重量があり、部品も大きくなるため車室に置くにもかさばり、場所をとります。特にバッテリーの重量は車体のバランスに影響が大きく出るため、電気自動車のメインバッテリーの搭載位置は車体中央または後方の車体下部になることが多くなっています。バッテリーの容量には限りがあるため、満充電したとしても航続距離には限界がありますし、充電ステーションの普及率は決して高いとは言えないため不満点があるでしょう。急速充電スポット等でない限り、充電にも時間がかかるため、自宅に充電設備を配置できない場合は電気自動車を所有しづらいというのが現状です。

ガソリン車に搭載される蓄電バッテリーとは用途が異なり、大容量バッテリーの寿命は長いものの、走行距離や車の登録からの経過時間から、5年経過または10万km走行以上で交換が必要になってきます。大容量バッテリーは繊細な構造をもつため、部品自体が高額となっていて交換時期がくると部品交換ではなく車体を売却するという人も少なくありません。

ここまで電気自動車について解説してきましたが、電気自動車を所有するのはまだ時期尚早ということも否めないでしょう。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るからです。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。