電気自動車はどのように動作するのでしょうか? 主要コンポーネントとその機能を理解する

Feb 25, 2024

EV は、外見的には普通の車のように見えますが、実際の動作は内燃機関車と大きく異なります。

ほとんどの自動車メーカーは、従来の購入者を遠ざけないよう、自社の電気自動車を従来型に見せようとしていますが、EV の動作は内燃車とはまったく異なります。 それらの推進は、液体燃料で走行する車両とはまったく異なるシステムに依存しています。

これが、自動車整備士が通常、特別な訓練を受けていない限り EV の作業を拒否する理由です。 EV の所有体験を最大限に活用したい場合は、電気自動車の仕組みと主なコンポーネントを知ることが重要です。

EV が実行する必要がある主なコンポーネントとシステムは次のとおりです。

EV の製造に使用される唯一の最大、最も重く、最も高価なコンポーネントはバッテリー パックです。 その役割は、大量の電気を蓄えることと、激しく変化する気象条件下での充放電サイクルの繰り返しに耐えることです。 一部の EV では、バッテリー パックが車両のシャーシの構造部材としても機能します。

EV バッテリー パックは、相互に接続された数百の個別セルで構成されており、小型車両の 40 kWh 未満から一部の電動ピックアップ トラックの 200 kWh 以上まで、そのサイズはさまざまです。 GMC ハマー EV は、業界最大のバッテリーの 1 つである 205 kWh パックを搭載しており、航続可能距離は 329 マイルです。 その対極にあるのが Mini Cooper SE で、32 kWh の小型バッテリー パックでは 1 回の充電でわずか 114 マイルしか走行できません。

また、メーカーが総バッテリー容量と正味（使用可能な）バッテリー容量の両方を見積もっていることにも注目してください。そのため、同じ EV に対して異なる容量がリストされていることがあります。 さらに、同じ容量のバッテリーを搭載した 2 台の EV では、おそらく同じ航続距離は得られません。車両の軽さと転がり抵抗を考慮する必要があり、最終的には電気の使用効率につながります。

EV のバッテリー パックは、バッテリー監視システム (略して BMS) として知られるシステムがなければ役に立ちません (そして危険です)。 バッテリーパックを監視し、その温度、電圧、電流を制御するという非常に重要な役割を果たします。 また、BMS は航続可能距離と充電状態の推定値を提供し、バッテリーに残っている電流量に基づいて計算します。

BMS は、バッテリー パック全体と個々のバッテリー セルの両方の状態も監視します。 より上級の EV ユーザーは、バッテリーのパフォーマンスと使用パターンを追跡する BMS のログにアクセスすることもできます。 これらを詳細に分析して、バッテリーがどのように動作しているか、何を最適化できるかを確認できます。

BMS が担うもう 1 つの重要な役割は、バッテリー パックの熱管理システムの制御です。 これは、最新の EV を含む、パック温度を制御できるすべての EV に当てはまります。 初期の日産リーフや BMW i3、ルノー ゾーイやフォルクスワーゲン e-ゴルフなどの車両には、すべて熱管理機能が搭載されていませんでした。

EV の温度管理は、内燃車の冷却システムとほぼ同じように機能します。 これは、これらの重要なコンポーネントから熱を奪い、コンポーネントの動作を改善し、寿命を延ばすことを目的として、一連のホースとチャネルを通じてバッテリーパックの周りにポンプで送られる液体に依存しています。

一部のEVメーカーは冷却剤を数年ごとに点検して交換することを推奨していますが、他のEVメーカー（テスラなど）は、これは完全に密閉されたシステムで定期的なメンテナンスは必要ないとしています。

ヒートポンプもEVでの普及が進んでいます。 これらの重要なハードウェアは、バッテリー パックとモーターからの余熱を利用して、できるだけ効率的に車内を暖めるのに役立ちます。 また、動作を逆にして本質的に空調ユニットとして機能させることができるため、冷却にも役立ちます。

EV で実際に推進力を提供するハードウェアは電気モーターです。 電気エネルギーを車輪を駆動する機械エネルギーに変換します。