充電器込みEV自動車リース
エンジンではなくモーターで動く電気自動車の仕組みを詳しく解説

電気自動車の仕組みをモーターやバッテリーを含めて詳細解説

電気自動車(EV)が普及し、街でも見かけることが多くなりました。

しかし、EV自動車がどのような仕組みで動く車なのか知っていますか。

そこで、電気自動車の仕組みや特徴について詳しく解説し、電気自動車の魅力に迫っていきます。

電気自動車が動く仕組み

電気自動車は電気で動く車ですが、具体的にはどのような仕組みが採用されているのでしょうか。

電気自動車が動く仕組みを紹介します。

モーター

電気自動車にはいくつかの重要な装置が働き合うことで動く仕組みが採用されていますが、その装置の1つがモーターです。

モーターはガソリン車やディーゼル車のエンジンにあたるものであり、重要な動力機関といえるでしょう。

エンジンは化学燃料を燃焼させて生じた爆発力から動力を生み出す仕組みですが、モーターは送られた電気を動力へと変換する装置をいいます。

それだけでなく、モータ―を取り入れることによって、回生ブレーキが使えるようになるのです。

回生ブレーキというのは、ブレーキの一種ですが通常のブレーキとは仕組みが違います。

電気自動車だけでなくハイブリッド車にも使われるこの回生ブレーキは、回転エネルギーを電力エネルギーに変換して減速をする仕組みです。

発電による抵抗を利用して速度を減速させるものであり、アクセルペダルを離すと抵抗によって速度を落とすことができます。

停止前に早くからブレーキを踏む必要がなくなりますので減速しやすく、ブレーキパットが減りにくくなるといったメリットも期待できるでしょう

バッテリー

電気自動車は電気を動力に変換する仕組みで走ります。

そのため、電気自動車ではガソリンに代わるエネルギーとして電気を使用しているのです。

電気自動車に必要な電気はバッテリーに充電します。

すなわち、電気自動車にとってのバッテリーは、ガソリン車でいうガソリンタンクの役割で、このバッテリーに充電した電気で車を動かす仕組みです。

EV車に使用する電気を充電しておくバッテリーにはリチウムイオン電池が使われていますが、これはスマートフォンなどに使用されているのと同じ種類の電池です。

ただし、スマートフォンの電池とは比べ物にならないほどの容量が搭載されており、搭載バッテリーの大きさは、テスラモデルSで85kWh。

わかりやすい例を挙げると、一般的な家庭が1カ月に消費する電力量は300kWh程度といわれていますので、テスラモデルSのバッテリーをフル充電しておくと、一般家庭の約8.5日分の電気となります。

また、電気自動車の蓄電池は車体下部全体にありシャシーと一体化しているのも特徴でしょう。バッテリーを薄くすることで、車への乗り降りを快適にしています。

バッテリーの充電には急速充電と普通充電がありますが、急速充電をするためには急速充電器が必要です。

コントローラー

電気自動車は、バッテリーから供給される電気をエネルギーとして走る仕組みです。

電気エネルギーはアクセルペダルと連動して供給されますが、このとき、電気エネルギーを調整して、モーターの出力をコントロールしなければなりません。

そのために設置されているのが、コントローラーです。

交流電動機が搭載されている電気自動車の場合には、コントローラーのほかに直流を交流に変換するインバーターも内蔵されているでしょう。

インバーター

コントローラーと共に使われるインバーターも電気自動車の重要な仕組みの1つに数えられます。

インバーターは電気自動車を動かすモーターに接続されているのが特徴で、直流の電流を交流へと変換する仕組みを生み出す装置です。

モーターの働きを調整するためには、電流を直流から交流に変換して周波数を変化させる必要があります。

モーターは、コイルを通る電流と磁力の向きが関連しあって回転動力を生み出す仕組みであることから、電流の調整ができる交流へと変換できると、モーターの回転が調整できるようになる仕組みです。

インバーターはアクセルを踏むと、その開度に応じて機能し、これに伴い加速や減速が行えるようになっています

そのほかにも、インバーターは電気自動車にとっての重要な役割を担っています。

電気自動車というのは、車が減速するときにモーターが作り出す電気を駆動バッテリーへと充電するのも特徴です。

アクセルを離すとモーターの回転は惰性で行われるようになり、コイルに電気が送られることがなくなります。

このとき、モーターは発電機のような役割となり、電気を発電しているのです。

モーターで発生する電気は交流電源のため充電ができません。しかし、インバーターに電気が送られると、充電が可能な直流へと変換されるのです。

ガソリン車と構造や仕組みなどの違いを比較

電気自動車とガソリン車とではいくつかの違いがあるといわれていますが、実際にどのような点において違いがあるのでしょうか。

電気自動車とガソリン車の構造や仕組みからその違いを探ってみましょう。

エンジンがない

先ほどから説明している通り、電気自動車はガソリン車と根本的な仕組みが異なります。

電気自動車にはガソリン車などに搭載されているエンジンがなく、その代わりとしてモーターが搭載されているのが特徴です。

電気自動車の仕組みに似たような車にはハイブリッド車がありますが、ハイブリッド車にはエンジンとモーターの両方が搭載されています

したがって、ハイブリッド車ともその仕組みは違うといえるでしょう。

また、エンジンを持たない電気自動車には、触媒やマフラーなどがない理由から、電気自動車とガソリン車などを後ろから見たときにはその姿にも違いが感じられるでしょう。

さらに、電気自動車のモーターとガソリン車などのエンジンではトルク特性にも違いがあります。

エンジンの場合には0rpmのときにトルク特性が最も小さくなります。

また、特定の回転数で最大となり、回転数が下がるとトルクも小さくなる仕組みです。

それに対して電気自動車のモーターは、0rpmのときに最も大きくなります。

回転数が上がるごとにトルクが低下する仕組みであり、エンジンのときとは異なった性質を持つでしょう。

しかし、EV自動車はモーターの回転数が低い時に大きなトルクを発生させられることから、力強い加速が可能になることがメリットです

すなわち、発進時や低速からの加速といったガソリン車の弱点を克服したのが電気自動車だといえるでしょう。

ガソリンが不要

エンジンがない電気自動車には、ガソリンも不要です。

日本においてガソリン車への規制は少ないものの、世界ではガソリン車やディーゼル車の新車販売に規制がかかる国もみられます。

2016年ごろからは北欧でガソリン車やディーゼル車の規制が強化されるようになり、環境問題が深刻な中国でも2019年からは規制が開始されているのです。

さらに、イギリスでもガソリン車やディーゼル車の全面禁止が発表されています。

ガソリンが不要となることで、環境問題が改善されるだけでなく給油の手間も省けるのもメリットです。

それに加えて、貴重な石油資源の減少を防ぐ効果もあることから、ガソリンが不要なev車にはさまざまなメリットが期待できます。

しかしながら、ガソリンのように日本中どこでも簡単に充電できるとはいえません。

ev車の充電ステーションはガソリンスタンドよりも少ないため、航続距離を考えながら走行する必要があるでしょう。

航続距離はクリアしていた場合でも、電気自動車の電気は走行だけに使用しているのではなく、エアコンなどにも使われており、ヒーターを使用する冬場は航続距離が短くなるケースが多いものです。

したがって、電気自動車は充電に注意する必要があります。

さらに、ガソリンのようにすぐに給油できるわけでもありません。

充電には時間がかかるのが一般的で、数時間かかるケースも珍しくないといえます

このような理由から、ガソリンを使わずに電気を充電して走るev車には、メリットだけでなくデメリットもあるといえます。

排気ガスが出ない

電気自動車のメリットには、排気ガスが出ないという点も挙げられるでしょう。

ev車にはガソリンや軽油を燃やして動力を生み出すエンジンがありません。

モーターに送られた電気によって車を動かす仕組みですので、排気ガスが出ないのです。

排気ガスに含まれる二酸化炭素は地球温暖化の原因の1つであるといわれています。

排気ガスには二酸化炭素だけでなく、窒素酸化物などの人体に悪い影響をもたらす物質も含まれているので、大気汚染も引き起こしているといえるでしょう。

これらの有害な物質を排出しないev車は人にも環境にも優しい仕組みが採用された車だといえます。

電気自動車の特徴

電気自動車の特徴には、環境に優しく音が静かといった点があります。

また、騒音や振動が少ない仕組みですので、快適な乗り心地も楽しめるのがメリットでしょう。

さらに、電気自動車は車を電源にすることも可能なので、ここからはev車の特徴について詳しく紹介しましょう。

EV自動車は環境にやさしい

電気自動車は、先ほどから何度も説明している通り、エンジンを搭載していません。
エンジンを動かすためのガソリンや軽油を使用しないため、排気ガスを排出しない仕組みが採用されています。

空気中に二酸化炭素を排出しないことから、環境に優しい仕組みだといえるでしょう。

日本でエコカーの販売が開始されたのは、1997年のことです。トヨタがプリウスを発売し、初のハイブリッドカーとしての注目を集めました。

環境に優しく燃費が良いと人気を集めたプリウスでしたが、それに対抗すべく日産が誕生させたのが初の量産型電気自動車となるリーフです。

リーフは、充電した電気の力のみで動く仕組みを採用した電気自動車であり、ハイブリッド車よりも環境に優しい車として世界中からの注目を集めました。

電気自動車は、酸性雨の原因となる窒素酸化物硫黄酸化物といった有害物質も放出しない仕組みで走る車です。

したがって、エンジンとモーターの両方を使って走る仕組みのハイブリッド車よりも環境に優しいと高く評価されています。

振動や騒音が少ない

電気自動車はエンジンを搭載していないことから、エンジン内部で爆発を繰り返す仕組みを採用したガソリン車やディーゼル車のような振動や騒音がおこりません。

ガソリン車やディーゼル車のように、走行していないときのアイドリングも行わない仕組みとなっています。

なぜなら、電気自動車に搭載されているモーターは、電力が送られない限り作動しないからです。

したがって、停車時の振動や騒音が発生しないのが魅力でしょう。

また、発進時や加速時にもエンジンのように回転数を上げる必要がないことから、エンジンとは比較にならないほどの静粛感が楽しめます。

寝ている子供を乗せて走るときでもエンジンの音が気になりませんので、子供を起こすことなくドライブが楽しめるでしょう。

ただし、電気自動車にはエンジン車のような走行音がありませんので、車が近づいているのに気がつかないリスクもあります

子どもやお年寄りが近づいてくるev車を認識できないケースもあり、それが原因となった事故が問題とされています。

そのため、三菱では静かな電気自動車に車両接近警報装置をつけ、車が来ている合図ができるようにしているのです。

車載充電装置があるのでクルマが電源になる

電気自動車には、V2Hとよばれる車載充電装置が搭載されています。

通常、ev車は家庭の電源や充電ステーションからバッテリーを充電しますが、V2Hがあれば車から家庭へと電気が供給できるようになるのです。

電気自動車から家庭へ電気を共有するためには、V2H対応車両であり、パワーコンディショナーを持っている必要があります。

しかし、これらの装置を備えておけば災害時などで非常に役に立つといえるでしょう

ガソリン車やディーゼル車などのエンジンを搭載した車でも少しの電気であれば供給できるため、スマホなどの充電は可能です。

しかし電気自動車の場合にはさらに容量が大きく、1500wから6000wにまで対応できます。

6000wもあれば、一戸建ての一軒家で普段の生活が可能だといえるでしょう。

冷房や暖房をつけても問題なく暮らせるだけの電気が供給できる仕組みですので、万が一停電した場合でも安心です。

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