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4 EV/HV

4.1 EV/HVモータ(セッションNo.104)

 現在量産されている駆動用モータは,需要の多い小容量のものが中心となっており,大出力モータの開発は量産効果が劣る点がネックとなり,生産例が少ない.中沢ら(4-1)は,実績とコスト効果のある小型モータ2台を図4-1に示すラビニヲタイプの遊星歯車で結合した大型乗用EV用の低コストで大出力のモータシステムを提案した.

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 サンギア1とサンギア2(ワンウェイクラッチ付き)に入力された2モータの出力がキャリアから出力されるもので,図4-2に示す様に,小負荷域で1モータ動作,大負荷域で2モータの和動作をすることで,低負荷域での効率改善を可能にする.

 動作モードは,図4-3に示すように1モータモード,2モータモードのほかに二つのモードがある.その一つであるアクセル・ヒル・ストップ(傾斜地でのアクセルペダルでの停車または極低速走行)モードは,一般には大電流駆動となってインバータやモータ巻線の熱負荷に課題が多い難題であるが,ここではモータ1を逆転して両モータの速度を維持した状態で出力軸の極低速度やゼロ速度を実現することで,この難題を解決している点は注目に値する.既存のHEV用小型モータを用いたベンチ試験で,これらの基本的な特性を確認している.(清水)

4.2 EV/HV蓄電システム・EV/HVシステム(セッションNo.105)

 良好な高温特性と高エネルギ密度が期待されているLi全固体電池は,電解質を含めて全て固体(粉体)で構成されるため,図4-4に示す様に充放電時のLiイオンの脱挿入によって活物質の体積変化によるひび割れや剥離が生じて性能が維持できないことが課題になっている.
斉藤ら(4-2)は,この課題対策として粉体の粒径やプレス圧の最適値を探索するための粉体の変形までを考慮した実用的なFEMベースのシミュレーション手法を提案し,実験で確認出来ている活物質の小径化の効果がこの手法でも確認出来たとしている.

 EVの普及に伴い,給油と同程度の6分で充電可能な超急速充電器の開発が充電インフラ側で検討されている.山添ら(4-3)は,相変化材料(PCM)(供給エネルギに対する温度変化を図4-5に示す)によって急速充電時の電池温度上昇を抑制して電池への影響を排除する方法を提案した.

 熱量とセル温度に関する簡易的な式をベースにしたシミュレーションにより,100個のセルの間にセル体積の4%のPCMを挟んだ組電池で,10C(0.1時間で全容量を充電または放電する電流値)相当の急速充電と走行(0.2C相当;全容量を5時間で放電する電流値相当)を繰り返した際のセル温度の上昇が図4-6に示す様に環境温度+20℃の範囲に収められ,電池の使用温度範囲に収まることを示した.(ただし,走行中の風によってPCMが冷却されることが前提)

【参考文献】
(4-1) 中澤輝彦, 日下部 誠,長田育充:2モータEVシステム技術の検討,自動車技術会2019年秋季大会学術講演会講演予稿集,No.20196065
(4-2) 斉藤 信,高橋伸彬,吉田 淳,松岡克弥:Li全固体電池の高耐久化に向けたマルチスケールシミュレーション,自動車技術会2019年秋季大会
(4-3) 山添孝徳:電気自動車用電池パック冷却技術 ―相変化材料を用いた冷却方式―,自動車技術会2019年秋季大会学術講演会講演予稿集,No.20196068