高コンパクト化と省電力を実現するＥＶ・インホイールモータの設計技術と高効率化

はじめに：新たな課題に挑むＥＶ・インホイールモータ

電動車両（ＥＶ）の普及が進む中で、その核となるのがインホイールモータです。
この技術は、車輪の内部にモータを直接組み込むことでコンパクト化を図り、車両の設計自由度を向上させると同時に、省エネルギー化を実現します。
高効率な駆動システムとして期待されるインホイールモータは、先進的な設計技術と高効率化の工夫が求められます。

本記事では、インホイールモータがもたらすメリットに加え、設計技術の新たな潮流と効率化の取り組みについて詳しく解説します。

インホイールモータの基本構造と利点

インホイールモータは、その名の通り車輪の中心に配置されるモータです。
従来の車両設計では、エンジンによる動力をプロペラシャフトや駆動軸を通して車輪に伝えていましたが、インホイールモータはこの伝達機構を不要にします。

設計自由度の向上

インホイールモータの大きな利点の一つは、設計の自由度が格段に向上することです。
エンジンルームの削減により、車両の前後設計が柔軟になり、より広い車内空間を確保できるため、設計者にとっては嬉しい課題解決の手段となります。

駆動効率の向上

インホイールモータはエネルギー伝達効率が高いことも特徴です。
プロペラシャフトやディファレンシャルギアが不要になるため、伝達に伴うエネルギー損失が大幅に削減され、省エネ性能が向上します。
また、個々のホイールごとに独立して駆動制御が可能になるため、加速やハンドリングの性能向上にも寄与します。

高コンパクト化を実現する設計技術

EVのインホイールモータはコンパクト化が求められ、材料選定や構造設計の面で様々な技術が駆使されます。

高性能材料の活用

インホイールモータのコンパクト化においては、材料自体の性能向上が重要です。
高磁力の永久磁石を使用することで、小型でも強いトルクを発生できるモータを実現します。
また、軽量化を図るため、アルミニウムやカーボンファイバーといった軽量で強度がある材料をフレームに使用します。

冷却システムの最適化

モータは動作時に発熱しますが、インホイールモータのスペース制約を考慮し、効果的な冷却技術が必要です。
液冷及び空冷の両立を図り、モータの寿命を延ばすと共に、性能を持続させる設計が要求されます。
冷却ルートの最適化設計により、効率的な熱管理が可能になります。

省電力を実現する高効率化技術

インホイールモータは省電力化を進めるために多彩な技術を採用しています。

効率的な駆動システムの導入

インホイールモータでは、パワーエレクトロニクス技術が駆動システムの効率化に貢献します。
インバータやコンバータの高効率化により、エネルギー変換損失を抑え、モータの出力を最大限に発揮します。
例えば、SiC（シリコンカーバイド）半導体を使用することで発生する損失を低下させます。

AI・IoTによる制御最適化

AIとIoTを活用したインホイールモータの制御最適化は、さらなる省電力化のための新しいアプローチです。
走行状況や使用形態をリアルタイムで分析し、状況に応じた最適なエネルギー制御を行います。
車両データをクラウドで収集し、学習機能を持つAIがインホイールモータの動作を最適化することで、無駄を省き高効率な運転を実現します。