パフォーマンスと範囲に適した電気自動車モーターを選択する

導入

電気自動車（EV）革命は、自動車産業を再構築しており、従来の内燃機関（ICE）車両に代わる環境に優しい代替品を提供しています。この遷移の中心には、車両の性能と範囲の両方を決定する重要なコンポーネントである電気自動車モーターがあります。適切なモーターを選択することは、加速度、ダイナミクスの促進、および車両の効率に直接影響を与えるため、重要です。

電気自動車のモーターの重要性は、パフォーマンスを超えて範囲を含めることで、運転体験を最大化し、充電の頻度を最小限に抑えようとしている消費者にとって重要な決定となります。電気自動車技術が進化し続けるにつれて、重要な進歩の1つは直接的なモータードライブシステムであり、従来のドライブトレインの非効率性の一部を排除することにより、パフォーマンスと範囲の両方を最適化することを目的としています。

電気自動車モーターの理解

電気自動車モーター車のバッテリーに保存されているエネルギーを機械的なパワーに変換するコアコンポーネントは、車両を前方に推進します。燃料を燃焼させて電力を生み出す従来のエンジンとは異なり、電磁気の原則に基づいて電気モーターが機能します。電気がモーター内のコイルを流れると、別の磁石と相互作用する磁場が作成され、ホイールを駆動する回転運動を生成します。

電気モーターの種類

世界の電気自動車市場の成長：電気自動車市場は急速な成長を遂げており、2022年には世界の電気自動車販売は1,050万台に達し、国際エネルギー機関（IEA）によると前年（2021年）から55％増加しています。車両メーカーがより高度な電気ドライブトレインを採用しているため、電気自動車モーター市場はこの傾向に直接リンクしています。電気自動車のモーターがどのように機能するかを完全に理解するには、利用可能なさまざまなタイプを知ることが不可欠です。各モータータイプには、パフォーマンス、効率、範囲、コストの点で利点とトレードオフがあります。

直接モータードライブシステム

• 働く原則：直接モータードライブシステムは、送信やギアボックスなどの従来の機械的リンクの必要性を排除します。代わりに、モーターはホイールまたは車軸に直接接続され、モーターから車輪に直接電力を供給します。
• 利点：追加の可動部品を排除することにより、直接モータードライブシステムは摩擦によって引き起こされる機械的損失を減らし、エネルギー効率を向上させ、体重を減らします。また、車両の応答性と制御を強化することもできます。これは、パフォーマンス指向の車両で特に有益です。
• アプリケーション：このシステムは、スポーツカーやリマックネバーのようなパフォーマンスEVなど、効率と高性能が重要な高度な電気自動車の設計で人気を博しています。

1。永久磁石同期モーター（PMSM）

永久磁石同期モーター（PMSM）は、現代のEVで最も一般的に使用されるモータータイプです。グローバルEV市場の70％以上がPMSMテクノロジーを使用しています。特にミッドレンジおよび高性能車両には使用されています。

• • 働く原則：このタイプのモーターは、永久磁石を使用して磁場を作成します。車両のホイールに接続されているローターは、ステーター（モーターの固定部分）の変化する磁場と同期して回転します。
  • 利点：PMSMは非常に効率的であるため、ほとんどの最新の電気自動車、特に高性能と範囲を目指す電気自動車で好まれています。彼らは即時のトルクと急速な加速を提供します。
  • アプリケーション：テスラモデル3や日産葉などの中距離および高性能のEVで見つかりました。

2。誘導モーター（IM）

• • 働く原則：誘導モーターは、電磁誘導に依存して回転磁場を生成します。 PMSMとは異なり、それらは永久磁石を使用していないため、手頃な価格になります。
  • 利点：これらのモーターは、その堅牢性と信頼性で知られています。特に加速の観点から、良好なパフォーマンスを提供し、減速するときにエネルギーを再生することができます。
  • アプリケーション：以前のテスラモデルSおよびモデルX車両で使用されます。

3。切り替えられた不本意モーター（SRM）

• • 働く原則：SRMSは、電流のオンとオフを切り替えて、固定子に回転磁場を作成します。このタイプのモーターは、非常に耐久性があり、デザインがシンプルです。
  • 利点：SRMは費用対効果が高く、他のモータータイプよりも軽くてコンパクトになるように設計できます。
  • アプリケーション：まだ広く使用されていませんが、SRMは予算に優しいEVで使用するために調査されています。

モーターを選択する際に考慮すべき重要な要素

電気自動車モーターを選択するとき、主な考慮事項は、パフォーマンスと範囲という2つの重要な側面を中心に展開します。これらの要因に影響するものと、さまざまなモータータイプがニーズにどのように整合するかを分解しましょう。

a。パフォーマンスのニーズ

パフォーマンスは、多くの場合、適切な電気自動車モーターを選択する上で重要なドライバーです。多くの消費者にとって、加速、トルク、および取り扱いが最重要です。電気自動車のモーターは、車両が最高速度に到達できる速さと、急速な加速中の応答性に影響を与えます。

• トルクと加速：トルクは、車両が加速できる力です。電気モーターは、即座に最大のトルクを提供するという点で、内燃機関よりも明確な利点があり、これは停止からの即時の加速につながります。電気モーター、特に永久磁石同期モーター（PMSM）は、アクセルが押されたときにトルクの100％を即座に供給します。これにより、より速い加速とより滑らかな運転体験が生じます。

加速パフォーマンス：

• テスラモデルsの格子形：デュアルモーター全輪駆動セットアップと電気モーターを使用して、1.99秒で0〜60 mph。
• Rimac Nevera：4つの電気モーターを備えた直接モータードライブシステムを搭載した1.85秒で0〜60 mph。
• Lucid Air Dream Edition：PMSMを搭載した2.5秒で0-60 mph。
• 最高速度と取り扱い：持続電力を供給するモーターの能力は、最高速度と、時間の経過とともにその速度を維持する車両の能力にも影響します。 PMSMなどのパフォーマンス中心のモーターは、高トルクと高回転速度の両方を提供するため、スポーツカーや豪華なセダンなどの優れた加速と取り扱いを必要とする車両に最適です。

電動性能モーターは、全輪駆動用のデュアルモーターシステムとますますペアになり、トラクションと加速の両方を改善します。これらのシステムは、2秒未満で0から60 mphまで加速できるTeslaモデルS Plaidのような高性能車両に最適です。

b。範囲の最適化

範囲はおそらく、多くの電気自動車購入者にとって最も重要な要素です。特に長距離ドライバーにとって、1回の充電でどこまで移動できるかを決定します。より長い範囲を達成するための鍵は、モーターの効率にあります。バッテリーからの電気エネルギーのどれだけが推進のために使用可能な電力に変換されます。

• モーター効率：電気モーターは、従来の内燃焼エンジン（ICE）の20〜30％と比較して、約85〜90％の効率レベルに達する可能性があります。電気自動車は、運転条件、運動効率、重量に応じて、kWh（キロワット時）のバッテリーエネルギーあたり3〜5マイルの範囲のエネルギー消費量を達成できます。 PMSMやダイレクトモータードライブシステムなどの効率的なモーターは、エネルギー損失を減らすことで範囲を最大化するのに役立ちます。たとえば、直接モータードライブシステムは、従来のギアシステムに見られる摩擦損失を減らし、バッテリーのエネルギーがより多くの動きに変換されるように設計されています。
• バッテリーのサイズと重量：範囲は、バッテリーのサイズの影響も受けます。ただし、より大きなバッテリーは重いため、非常に効率的なモーターからのゲインの一部を相殺できます。そのため、ギアボックスのような重い機械コンポーネントの必要性を排除する軽量ダイレクトモータードライブシステムが、範囲と効率の両方のバランスをとるために採用されています。
• テスラモデルS：長距離プラスバージョンの100 kWhバッテリーは、1回の充電で約370マイルの範囲を提供します。
• フォードマスタングマッハ-E：75.7 kWhのバッテリーを備えたMACH-Eは、標準バージョンで230マイルの範囲を提供し、拡張バッテリーバージョンで最大312マイルを提供します。

電気自動車のモーターテクノロジーの比較

電気自動車モーターの選択は、パフォーマンスと範囲の両方に影響を与える可能性のある重要な決定です。ここでは、最も一般的なモーターテクノロジーを比較し、その利点を調べます。

直接モータードライブシステム

• 利点：これらのシステムは、従来のギアボックスの必要性を排除し、機械的損失を減らし、効率を改善します。また、ホイールに直接電力供給を提供し、応答性と制御を強化します。
• 短所：ダイレクトモータードライブシステムの統合には、高度なエンジニアリングが必要であり、生産がより高価になる可能性があります。
• アプリケーション：これらのシステムは、パフォーマンス車両で一般的に使用されており、RimacやLucid Motorsなどの企業の次世代電気自動車に統合されています。

a。永久磁石同期モーター（PMSM）

• 利点：これらのモーターは高効率を提供します。これは、運転範囲を最大化するために重要です。また、インスタントトルクを生成します。これは、迅速な加速とスムーズな運転を意味します。
• 短所：PMSMは、希土類材料で作られた永久磁石のコストにより、より高価です。ただし、価格は効率とパフォーマンスの向上によって正当化されます。
• アプリケーション：BMW I4やポルシェテイカンなどの豪華なEVを含む、ほとんどの高性能電気自動車で見つかりました。

b。誘導モーター（IM）

• 利点：誘導モーターは堅牢で費用対効果が高いため、大量市場の車両に適した選択肢となっています。それらは耐久性があり、高負荷を処理することができます。
• 短所：PMSMと比較して、誘導モーターは効率が低下する傾向があります。つまり、同じバッテリーサイズでわずかに低い範囲を提供する可能性があります。
• アプリケーション：テスラモデルSやモデルXなどの以前のテスラモデルで使用されています。多くの産業用途でも見られます。

c。切り替えられた不本意モーター（SRM）

• 利点：SRMはシンプルで耐久性があり、費用対効果が高いです。彼らは永久磁石を必要とせず、高価な材料への依存を減らします。
• 短所：それらは騒々しい傾向があり、PMSMと比較して効率が低い傾向があります。
• アプリケーション：SRMはまだ電気自動車で使用するために開発されていますが、それらは産業および低コストのアプリケーションでより一般的に使用されています。

モータータイプを車両カテゴリに一致させる

モーターの選択は、多くの場合、車両の種類とその目的の使用に依存します。さまざまな電気自動車モーターがさまざまな車両カテゴリと整合する方法は次のとおりです。

1。コンパクトカー

コンパクトな電気自動車の場合、効率とコストが優先されることがよくあります。 PMSMは、日産リーフのようなコンパクトなEVに最適です。これは、車両を手頃な価格で軽量に保つことに焦点を当てています。これらのモーターは、コストを大幅に増加させることなく、より長い旅行に必要な効率を提供します。

2。パフォーマンス車両

Tesla Model S Plaidなどの高性能電気自動車には、直接モータードライブシステムと高効率のPMSMが推奨されます。これらのシステムは、優れた加速、取り扱い、効率を提供し、スポーツカーの高速需要に最適です。

3。商用車およびユーティリティ車両

電気トラックや商用車の場合、トルクと効率を優先するモーターが必要です。誘導モーターまたはダイレクトモータードライブシステムは、これらのアプリケーションに最適です。これは、重い荷重と長距離を処理するために必要な耐久性、範囲、効率を提供するためです。

電気自動車モーターの革新

電気自動車のモーターテクノロジーの進歩は、パフォーマンス、効率、範囲の限界を継続的に推進しています。最新のイノベーションには次のものがあります。

• デュアルモーターシステム：2つの電気モーター（各車軸用に1つ）を統合することにより、ダイアルモーターシステムは、取り扱い、トラクション、および加速度を改善できます。このセットアップは、テスラモデルSのような高性能電気自動車によく見られます。
• ダイレクトモータードライブシステム：これらのシステムは、機械的損失を排除する能力により、ますます一般的になっています。ダイレクトモータードライブシステムにより、車両のパフォーマンスをより正確に制御し、効率を向上させ、体重を減らすことができます。
• 軽量の素材：アルミニウムや炭素繊維などの軽量材料を使用すると、電気モーターと全体の車両の重量が減少し、範囲が増加し、パフォーマンスが向上します。

適切なモーターを選択するためのヒント

適切な電気自動車モーターを選択するときは、次のヒントを検討してください。

1。運転のニーズを理解する：けん引またはオフロードに高トルクを備えた車両が必要ですか、それとも長距離旅行と燃料効率に関心がありますか

2。メーカーの仕様を評価します：モーターの効率評価、トルク、および出力を常に確認して、ニーズを満たしているかどうかを判断してください。

3。将来の革新を考えてみましょう：将来のバッテリーテクノロジーとソフトウェアの更新と互換性のある電気自動車モーターを探して、あなたの車が今後何年も効率的で関連性のあるままであることを保証します。

電気自動車モーターに関するFAQ

1。電気モーターは、従来の燃焼エンジンとどのように異なりますか？

電気モーターは、電磁場を使用して電力を生成し、内燃機関よりも効率的でクリーンになり、燃料を燃やして電力を生成します。

2。パフォーマンスを向上させるために、車の電気モーターをアップグレードできますか？

ほとんどの場合、モーターをアップグレードするには、パワートレインを大幅に変更する必要があります。ただし、新しいモデルは、パフォーマンスパッケージの一部としてモーターアップグレードを提供する場合があります。

3。EVデザインでモーターサイズはどのような役割を果たしますか？

モーターのサイズは、車両の出力、効率、および範囲に影響を与えます。通常、大きなモーターはより多くの電力を提供しますが、車両の範囲を減らすことができます。

結論

適切な電気自動車モーターを選択することは、運転体験と車両の効率の両方に影響を与える重要な決定です。 PMSMのインスタントトルク、直接モータードライブシステムの効率、または誘導モーターの耐久性を探している場合でも、各タイプの利点と制限を理解することで、情報に基づいた選択をするのに役立ちます。電気自動車市場が拡大して進化し続けるにつれて、さまざまなモータータイプを利用できるため、消費者はニーズと好みに合わせてより多くの選択肢を提供します。

パフォーマンスと範囲の両方に優先順位を付けることにより、消費者は、運転習慣だけでなく、電気自動車市場の長期的な持続可能性をサポートする選択を確実に行うことができます。適切な電気自動車モーターは、技術と輸送の将来の両方への投資です。