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PHEV ブログ

アウトランダーPHEV乗りのブログです(自称 発売以来PHEVを最も長く乗り続けている男の1人)

三菱が次に追求すべきは、インホイールモーター採用によるクアッド(4)モーター化か?

日本が誇る日立グループが、EV用のインホイールモーターの
量産型商品を開発したというので紹介します。
新型アウトランダーPHEVが出たばかりですが、三菱次期型電動車両
に採用される可能性のある技術です。




日立製作所および日立アステモが、9月末、インホイールモーターの新製品を発表した。特注やプロトタイプでは目新しいものではないが、量産やOEMへの供給を前提とした製品はめずらしい。製品や商品力としてインホイールモーターのEVについて考えてみたい。
日立 日立アステモ インホイールモーター

インホイールモーターは、車両電動化の歴史において古くから存在するアイデアだ。ギアやシャフトを経由せずモーターがダイレクトにタイヤを駆動する車両のメリットは、車体からパワートレインをなくせることだ。居住スペース、荷室など車両パッケージの設計に自由度が増し、機能特化した車両が作りやすくなる。
インホイールモーター 日産
(日産のインホイールモーター解説)
また、車輪ごとに回転やトルクを制御できるので、操作性・操縦性の自由度が広がる。メカナムタイヤなど全方向に回転できるタイヤと組み合わせれば、前後左右の向きを考えずに自由に移動できる車両ができる。無人倉庫などで走っているAGV(自律走行搬送車両)やパレットロボットなどで実際に採用されている。

市販車両でも採用例はある。2025年までに出荷予定とされるリビアンのピックアップEVトラック(R1T)は、4輪独立制御のインホイールモーター★による4WD車だ。タイヤこそオーソドックスなオフロードタイヤだが、R1Tは戦車のような超進地旋回ができる(左右のタイヤを逆方向に同速度で回転させる)。
リヴィアン R1T EV クアッド4モーターパワートレイン インホイールモーター
(リヴィアン R1Tの4モータープラットフォーム)
(中略)
フラットなバッテリーを土台にし、インホイールモーターで車輪やボディデザインを自由にするコンセプトは、世界中のメーカーやエンジニアが取り組んでいる。類似のコンセプトカーやプロトタイプは各地で作られているが、実用化が進んでいない。

その理由のひとつは、インホイールモーターは大出力に向かないという点。ホイールにおさまるモーター自体はいくらでも作りようはあるが、出力を上げるには大きさや厚みがどうしても必要だ。モーター出力を決める要素は、モーターに供給する電力(電圧と電流)、内部のコイル、磁力だ。どれも数値を大きくするには、太い線、より多い巻き数、大きな磁石(コア)が必要になりサイズが大きくなる。

さらにモーター本体が車体の外にむき出しとなるため、振動や衝撃への高い耐久性や温度管理が求められる。ブレーキとの干渉も最小限に抑える必要もある。

そのため、モーター単体の効率をできるだけ上げ、4輪や8輪に分散させて出力を得るというエンジニアリングになるわけだが、量販車として部品数、製造工程数などコストアップ要因となる。

もうひとつは、バネ下荷重の問題だ。ホイールやタイヤが重いとサスの負荷や動きに悪影響を与えると言われている。インホイールモーターはサスペンション機構にかかる負荷を増大させる。

リヴィアン R1T タンクターン
(リヴィアン R1Tの通称「タンクターン」)
しかし、リヴィアンのR1Tのように市販車採用の道がないわけではない。モーターの効率化はいまでも各社が取り組んでいる。ASV・AGVのような特殊用途であれば十分実用性と商品力を両立できている。冒頭に紹介した日立の新しいインホイールモーターは、扁平コイルを高密度に配置し、磁石を90度ずつ向きを変えて配置するハルバッハ配列磁石(磁束密度が高まる)によって、小型化、高効率化を実現している。1輪各60kW、4輪合計240kW(概算320ps以上)まで出せるという。

小型化のもうひとつのポイントは冷却システムを油冷にしたことで、インバーターやモーター内部をダイレクトに冷却できることだ。水冷の場合電子回路と絶縁させるためハウジングやケースにウォータージャケット(水路)が必要になる。日立の新技術は油性のフルードをじかに循環させている。スーパーコンピューターの一部には、電子基板ごと油性フルードに浸して冷却しているものがある。これと同じ原理だ。

モーターの小型軽量化はバネ下荷重問題を軽減する。EVの場合バッテリーによる全体の低重心が車両の操縦安定性に寄与するので、これもバネ下問題の一部を相殺できる。グランドツーリングやスポーツ走行でなければ対応大きな問題にならない。

テスラやアリア、e-tronなど4WDのEVでも、馬力換算で300ps以上の車種は珍しくないが、通常搭載モーターの定格をフルに使うのではなく、前後のトルク配分を走行状態に合わせて制御している。たとえば、2モーターの4WDでシステム合計出力が200kW(100kW×2)あったとしても、トルク配分100:0でも合計100kWしか出していない可能性もある(実際の制御は車種ごとの設計ポリシーに依存する)。ならば、4輪ごとのモーターを独立に0~100まで制御(実際には100まで制御しないはずだが)できれば、モーターの能力を最大限発揮できることになる。
日立 日立アステモ インホイールモーター

一部では車両向けインホイールモーターは実用にならないという議論もあるが、日立+日立アステモのそれは、物理ディスクブレーキとホイールハブボルトと一体化しており、既存の汎用ホイールにおさまるサイズになっている。よほど特殊なものでないかぎりサスペンション機構もそのままでアップライト部分をインホイールモーターにコンバートできるように設計されている。

発表によれば量産化にはまだ課題が残るが、プロトタイプの性能は確保されている。まさに、「モーターの日立」と日立アステモ(日立オートモーティブ+ケーヒン+ショーワ・日信工業)のなせる業ともいえる。

➡︎□元記事に



インホイールモーターの利点と課題がよく分かります。
日産ブレイドグライダー2016

➡︎□日産が2016年開発を進めていた「ブレードグライダー」インホイールEV
日産は2016〜17年頃まで毎年インホイールモーター車のコンセプトカーを
出展していましたが、ここ4年音沙汰がありません(少し挫折気味か?)

ovec-two i-MiEV インホイールモーター車 三菱

➡︎三菱自動車と岡山大の共同研究インホイールEV 2016年
三菱自動車もこの頃岡山大との共同研究でインホイールモーターを
アイミーブに取り付けた「「OVEC-TWO」というコンセプトカーを
開発していましたが、こちらも最近進捗を聞きません。
当時は上記の様にモーター等の電装部品の基礎技術が追いついて
いなかったのだと思います。

三菱 マイテック コンセプトPHEV ガスタービンMitsubishiMotors mitech

➡︎□2019年三菱「マイテックPHEVコンセプト」クアッド4モーター採用
インホイールでは無い様でしたが、2019年に三菱は4輪それぞれを別のモーターで制御する
「クアッド(4)モーター」PHEVの「三菱マイテックPHEVコンセプト」を発表しています。
三菱伝統のAWDとSーAWCを極めると、究極の電動四駆になるという発想は頷けます。


三菱PHEV EV・パワートレイン技術開発本部 澤瀬薫氏百瀬信夫氏

➡︎□モーターファン誌のインタビューでヨーモーメントの制御に多モーター化の可能性を滲ませる三菱澤瀬氏
三菱の技術開発部澤瀬氏は、次期三菱電動車両で、
横方向のヨーモーメントまでモーターで制御する(現在はブレーキで行っている)
トリプルモーター化を示唆するコメントをしています。
基本技術はできているあとは納入業者(パートナー企業)様がついてきてくれるか
だとのご発言。課題はコストなのか、性能なのか、大きさなのか非常に興深いです。

日本電産 インホイールモーター EV

➡︎□日本電産のインホイールモーター(2023年市販化?)
モーター事業の神日本電産永守会長がやると、中国企業に先に実装されそうな予感もします。

リヴィアン R1T イリノイ工場
(リヴィアンのイリノイ工場 元北米三菱の工場だったものがこんなカッコよく生まれ変わっています!)


米リヴィアンが実現★しているのですから、三菱日産のチームジャパンも
是非実現してもらいたいものです。
★追記修正


プラットフォームは、上物に何を乗せても構わないスケートボードタイプです。駆動は、4つの車軸にモーターを配した4モーター方式のAWDです。


リヴィアンは、4モーターだがインホイールではないのでは?というご指摘を頂きました。
確認せずに転載した小生が悪いのですが、「車軸上にモーターがある」のですが、
「インホイールではない」様に思います。修正させて頂きます。




インホイールモーター化は、小型の軽EVなどに向いているのかもしれません。
又、次期アウトランダーPHEVは、無理に
インホイール化しないで、トリプルもしくは、クアッドモーター化して
ブレーキで行っているヨーモーメントの制御もモーターで出来る様に
なると良いですね。
幸いに日産と仲の良い日立グループがモーターを開発してくれると、
三菱の夢の実現が一歩加速するかもしれません。

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コメント


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Re: タイトルなしさん

リヴィアンは、単なる4モーターでインホイールではないとの
指摘ありがとうございました。

小生がResponseさんの記事をそのまま紹介したのが良くなかったようです。
時間のある時にちゃんと調べて間違っている場合は訂正します。

gieron | URL | 2022-02-10(Thu)05:06 [編集]