純電気自動車のコア技術

電気自動車の開発には、バッテリー技術、モーター駆動・制御技術、電気自動車技術、エネルギー管理技術という4つの主要技術を解決する必要があります。
バッテリー技術 バッテリーは電気自動車の動力源であると同時に、電気自動車の発展を制限する重要な要因でもあります。電気自動車のバッテリーの主な性能指標は、比エネルギー（E）、エネルギー密度（Ed）、比出力（P）、サイクル寿命（L）、コスト（C）です。電気自動車が燃料自動車と競争するためには、比エネルギーが高く、比出力が高く、耐用年数が長い高効率バッテリーを開発することが重要です。
現在までに、電気自動車用バッテリーは3世代にわたって開発され、画期的な進歩を遂げてきました。第1世代は鉛蓄電池で、現在は主に制御弁式鉛蓄電池（VRLA）が使用されています。比エネルギーが高く、価格が安く、放電率が高いため、電気自動車用の唯一の量産バッテリーとなっています。第2世代はアルカリ電池で、主にニッケルカドミウム（NJ-Cd）、ニッケル水素（Ni-MH）、硫黄ナトリウム（Na / S）、リチウムイオン（Li-ion）、亜鉛空気（Zn / Air）などの電池で、比エネルギーと比出力は鉛蓄電池よりも高いため、電気自動車の動力性能と走行距離が大幅に向上しますが、価格は鉛蓄電池よりも高くなります。第3世代は燃料電池ベースのバッテリーです。 燃料電池は燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換し、エネルギー変換効率が高く、エネルギーと電力よりも高く、反応プロセスを制御でき、エネルギー変換プロセスを連続的に行うことができるため、理想的な自動車用バッテリーですが、まだ開発段階にあり、いくつかの重要な技術を突破する必要があります。
電気駆動とその制御技術 電気モーターと駆動システムは電気自動車の重要なコンポーネントです。電気自動車の性能を良くするためには、駆動モーターは広い速度範囲、高速、大きな始動トルク、小型、軽量、高効率、ダイナミックブレーキとエネルギーフィードバック特性を備えている必要があります。現在、電気自動車のモーターには主に直流モーター（DCM）、誘導モーター（IM）、永久磁石ブラシレスモーター（PMBLM）、スイッチドリラクタンスモーター（SRM）が含まれます。
近年、誘導モーターで駆動するほぼすべての電気自動車は、ベクトル制御と直接トルク制御を採用しています。直接トルク制御手段、シンプルな構造、優れた制御性能、迅速な動的応答のため、電気自動車の制御に非常に適しています。米国とヨーロッパで開発された電気自動車は主にこの電動モーターを使用しています。永久磁石ブラシレスモーターは、矩形波駆動ブラシレスDCモーターシステム（BLDCM）と正弦波駆動ブラシレスDCモーターシステム（PMSM）に分けられ、高出力密度を持ち、制御モードは基本的に誘導モーターと同じであるため、電気自動車に広く使用されています。PMSMモーターは、エネルギー密度と効率が高く、サイズが小さく、慣性が低く、応答が速いため、電気自動車の駆動システムに非常に適しており、応用の見通しがあります。現在、日本で開発された電気自動車は主にこの電動モーターを使用しています。
スイッチドリラクタンスモーター（SRM）は、シンプルで信頼性が高く、広い速度とトルク範囲で効率的に動作し、柔軟な制御が可能で、4象限動作が可能で、応答速度が速く、コストが低いなどの利点があります。実際のアプリケーションでは、SRMには、トルク変動が大きい、ノイズが大きい、位置検出器が必要であるなどの欠点があることがわかりました。
モーターと駆動システムの発展に伴い、制御システムはインテリジェント化とデジタル化の傾向にあります。可変構造制御、ファジー制御、ニューラルネットワーク、適応制御、エキスパート制御、遺伝的アルゴリズムなどの非線形インテリジェント制御技術が、電気自動車のモーター制御システムに個別または組み合わせて採用されるようになります。
電気自動車技術 電気自動車はハイテク総合製品で、バッテリー、モーターのほか、車体自体にも多くの技術が盛り込まれており、バッテリーのエネルギー貯蔵容量を向上させる以外の省エネ対策も容易に実現できます。 マグネシウム、アルミニウム、高品質の鋼鉄、複合材料などの軽量素材を使用し、構造を最適化することで、車体自体の質量を30%-50%削減できます。 ブレーキング、下り坂、アイドリング時のエネルギー回収。 高弾性遅延材料で作られた高圧ラジアルタイヤは、車両の転がり抵抗を50%削減できます。 車体、特に車底はより流線型になり、車の空気抵抗を50%削減できます。
エネルギー管理技術 バッテリーは電気自動車のエネルギー貯蔵電源です。優れた電力特性を得るために、電気自動車は高エネルギー、長寿命、高出力のバッテリーを電源として備えていなければなりません。電気自動車の作業性能を良くするためには、バッテリーを体系的に管理する必要があります。
エネルギー管理システムは、電気自動車のインテリジェントな中核です。適切に設計された電気自動車は、優れた機械的特性、電気駆動性能、適切なエネルギー源（つまり、バッテリー）の選択に加えて、エネルギー管理システムのさまざまな機能部分の調整も行う必要があります。その役割は、単一のバッテリーまたはバッテリーパックの充電状態を検出し、力、加速と減速のコマンド、走行中の道路状況、バッテリーの状態、環境温度など、さまざまなセンシング情報に基づいて、限られた車両エネルギーを合理的に割り当てて使用することです。また、バッテリーパックの使用状況と充放電履歴に基づいて最適な充電方法を選択し、バッテリーの寿命を最大限に延ばすことができます。
世界の大手自動車メーカーの研究機関は、電気自動車の車載バッテリーエネルギー管理システムの研究開発を行っています。電気自動車のバッテリーに現在どれだけの電気エネルギーが蓄えられ、何キロメートル走行できるかは、電気自動車の走行において必ず知っておくべき重要なパラメータであり、電気自動車のエネルギー管理システムが果たすべき重要な機能でもあります。電気自動車の車載エネルギー管理システムを適用することで、電気自動車の電気エネルギー貯蔵システムをより正確に設計し、最適なエネルギー貯蔵および管理構造を決定し、電気自動車自体の性能を向上させることができます。
電気自動車のエネルギー管理を実現する上で難しいのは、各バッテリーの電圧、温度、充放電電流から収集された履歴データに基づいて、各バッテリーに残っているエネルギー量を判断するためのより正確な数学モデルを構築することです。