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電気自動車 EV➁ 201203

教育2020/12/07

電気自動車➁　ＥＶ

●バッテリー
　バッテリーの進化がＥＶの発展に不可欠
　現状…リチウムイオンバッテリーは電解質が液体
　新世代バッテリー…全固体電池（電解質が固体）の開発、
　　　　　　　　　　量産化を進めている
〔全固体電池のメリット〕
　・安全性が高い（液漏れ、発火の恐れがない）
　・超急速充電が可能（充電スタンドが混まない）
　・高エネルギー密度（車のコンパクトな設計が実現）
　・作動温度範囲が広い（夏・冬でもＯＫ）
　・劣化しにくい
〔全固体電池のデメリット〕
　・電極と電解質の界面抵抗が大きい（出力を上げにくい）
　→素材の開発が進んで克服
〔全固体電池の種類〕
　「硫化物系」…大容量化、高出力化に向けた電解質
　　　　　　　　ＥＶ用バッテリー（安全性に課題）
　「酸化物系」…物質が安定しているため、安全性が高く、
　　　　　　　　長寿命・大容量が求められるＩＯＴ機器や
　　　　　　　　ウェアラブル機器向け　
　☆酸化物系全固体電池　
　　村田製作所が量産化に成功
　☆硫化物系全固体電池の実用化が期待
　　２０２２年までに全固体電池の基盤技術を確立
　　２０３０年ごろには体積エネルギーを現在の３倍
　　　コスト１/３　急速充電時間１/３

　◎世界中の自動車メーカーで硫化物系全固体電池の開発に
　　最も積極的に取り組んでいるのはトヨタ

●モーター
　電源の分類
　・直流（ＤＣダイレクト・カレント）乾電池、バッテリー
　　配線上の電気の流れる方向が一定
　　プラスとマイナスが決まっており、電気は一方通行
　・交流（ＡＣオルネータ・カレント）家庭用コンセント
　　配線上の電気の流れる方向が時間とともに変化
　　プラスとマイナスが時間とともに変化　
　　西日本では１分間に６０回±が変化　６０Ｈｚ
　　東日本では　　　　５０回　　　　　５０Ｈｚ

　・ガソリン車は鉛バッテリー→直流
　・ＨＶ・ＥＶはリチウムイオンバッテリー→交流

　電気自動車のモーター
　電池　⇒　モーター　⇒　タイヤ
　　　　電流　　　　　回転
　◎モーターは電気エネルギーを運動エネルギーに変換させる装置

●エンジンの特徴
　・環境に悪い
　・回転数を上げないと、トルクが出ない
　・定期的なメンテナンスが必要
　・構造が複雑
　・部品点数が多い

●モーターの特徴
　・環境に良い
　・トルクが低中速時に高い
　・メンテナンスが楽
　・構造が簡単
　
●モーターの種類
　　　　　　　　　　　　　　・ブラシモーター
　　　　　　・直流モーター　・ステッピングモーター
　モーター　　　ＤＣ

　　　　　　・交流モーター　・ブラシレスモーター
　　　　　　　　ＡＣ　　

●モーターの構造
　・モーターは、コイルに電気を流す事によって起きる
　・磁界変化を利用して回転する
　・直流モーター（ブラシモーター）
　　ローターが回転すれば自動的に磁極が変化して回り続ける
　　構造が簡単
　　コスト安い
　・交流モーター（ブラシレスモーター）テスラに使用
　　回転数やトルクを制御しやすい
　　ブラシが無いのでメンテナンスが楽、静か
　・交流モーターに使用されるネオジム磁石
　　ネオジムがレアアースで安定的な供給が課題
　　フェライト磁石の１０倍以上の磁力を持ち、硬い
　　高温に弱い、サビやすい
　　　↑
　　　レアアースのジスプロシウムを添加して、熱耐性を上げる

●モーターと発電機
　・モーターの構造は基本的に発電機の構造と同じ
　・減速時のタイヤの回転する運動エネルギーを利用して、電気
　　エネルギーに変換して、バッテリーに充電する
　　回生ブレーキ…ガソリン車はエネルギーを放出していた

●モーターのコイルの巻き方
　・分布巻き（高出力、低騒音）
　・集中巻き（小型化）

●インバーター
　　直流（ＤＣ）⇔交流（ＡＣ）
　　　変換させる装置

●コンバーター
　・リチウムイオンバッテリーの直流３６０Ｖを鉛バッテリーの
　　直流１２Ｖに変換

●インホイールモーター
　・駆動輪のすぐ近く、または駆動輪の中に、それぞれのモーター
　　を配置し、タイヤを直接駆動させる
　・反応が良くなる独立制御により、ハンドル操作に対する旋回時
　　の車の挙動を調整できる
　・従来のモーターのスペースが空くので、設計が自由になる
　・完全インホイールはタイヤごと盗まれる恐れがある
　

自分の仕事に取り入れたいこと

　現場に取り入れることはなかったが、知識として知っておこうと思う

　モーターといっても、色々な種類や特徴、構造などがある事を知った

　村田製作所のように、何か特化した技術やスキルを身に付ける

　自動車のメンテナンス（オイル交換やエレメント交換）が不要になるのは、
　楽でいいと思う。バッテリーの寿命がもっと長く（１０年とか）なれば
　よいと思った。　

　電気自動車は部品が少なくなると言っていたが、ソフトウェア的に
　制御してそれを補っている面もあるということが分かった

　全固体電池は、様々な点でリチウムイオンバッテリーよりも優れている
　ことが分かった。全固体電が一般的になれば、ＥＶだけでなく、スマホ
　やモバイルバッテリー等ももちが良くなるので、便利になると思う。

　電気自動車で難しい課題は、バッテリーの大きさと充電時間だと思った。

　バッテリーとモーター関連の仕事がくることがあるのかなと思った

　モーターの構造や特徴は参考になった
　

　
振り返り・今日の学び

　バッテリーとモーターについて学んだ。
　リチウムイオンバッテリーが主流だったが、新しく全固体電池の開発が
　進んでいることを知った。　

　全固体電池が２種類ある事や、モーターについても種類や特徴がある事
　を詳しく知ることができた。

　バッテリーの構造とモーターの構造を学んだ

　全固体電池の開発が進み、実用化されるようになれば、機器の小型化や
　充電回数も減るので、便利になると思った。
　テスラの車体の下にバッテリーを配置するのは、縁石に乗り上げたとき
　など（悪路など）、下回りをぶつけた時にどうなるのか気になる
　（最近に車は車高が低いので）

　電気自動車はガソリン車に比べてとても高機能であるように思えるが、
　すぐに普及しないのはバッテリーの持ちなどの大きな課題を残している
　ためであることが分かった。今後の技術の発展に期待したい。

　モーターにもいろいろな種類がある事が知れた。
　駆動輪の近くや内部にそれぞれモーターを付けて走らせる、インホイール
　モーターは面白いと思ったが、ホイール内部に入るモーターでどの程度の
　パワーが出るか疑問に思った。

　モーターにもいろんな種類がある事を知った

　ＥＶではモーターをタイヤに仕組むことによって、操作性やデザインの
　自由度が上がることを初めて知った。また、バッテリーの進化がＥＶの
　進化に大きく関わっているなと思った。
　
　電気自動車に使われるバッテリーとモーターについて学んだ