監修:ダイナックス
e-Axleとは
e-Axleとは、モーターを主動力とする電気自動車 (EV) などの車両に搭載される、走るための主要部品を1つにまとめた駆動ユニットです。
e-Axleは電動アクスルとも呼ばれ、一般的な構成としてはモーターとインバーター、減速機から構成されます。e-Axleは複数の部品をまとめることでエネルギー効率が良く、小型軽量であることが特徴です。
e-AxleはEV以外にも、ハイブリッド車、トラックなどの車両に搭載されています。
近年、カーボンニュートラル社会に向け、ガソリン車からEVシフトが加速しています。EVの心臓部とも言えるe-Axleを採用することは、EVの開発スピードを上げることにも繋がっています。
今後も環境に配慮した、更なる小型で効率の良いe-Axleの開発が重要になっています。
e-Axleの使用用途
e-Axleは下記の車両などで使用されています。
1. 電気自動車、燃料電池車
e-Axleは主に電気自動車や燃料電池車といった、モーターを主動力とする車両に搭載されています。
電気自動車や燃料電池車の前輪駆動では、e-Axleを車両の前方部分に搭載していますが、後方部分にも搭載し4輪駆動 (4WD) にすることで雪道や悪路などにも対応可能にします。
2. ハイブリッド車
ハイブリッド車 (HEV) 、プラグインハイブリッド車 (PHEV) といった、エンジンとモーターの両方を動力とする車両にもe-Axleは搭載されています。
HEVやPHEVの前輪駆動ではエンジンとハイブリッドトランスミッションを車両の前方部分に搭載していますが、e-Axleを後方部分に搭載すれば4輪駆動 (4WD) にすることが可能です。
3. トラック
e-Axle を搭載したEVトラックも、種類は少ないものの実用化されています。
モーターをリア駆動軸自体に組み込むことで、シャフトも不要となっています。e-Axleを搭載することにより駆動部品が小さくなり、トラックの荷台を広くすることを可能にします。
e-Axleの構造
e-Axleの一般的な構成としては、モーターとインバーター、減速機を1つにパッケージング化したものです。以下に、e-Axle の主な構造について記載します。
1. モーター
e-AxleはAC (交流) モーターを使用し、電力を回転力に変えます。
使用するモーターは、回転子に永久磁石を用いた永久磁石型同期モーターが主流です。この他にも、回転子に界磁用コイルを用い、巻線に電流を流すことで磁力を発生させる巻線界磁型同期モーターや、回転子に誘導電流を生じさせる非同期の誘導モーターなどがあります。
2. インバーター
インバーターは、バッテリーから流れるDC (直流) をACに変換し、ACモーターを動かすことを可能にします。EVでは三相ACモーターを使用するため、三相インバーターを用います。
また、インバーターはAC周波数を制御し、モーターの回転数の調整を行います。これによりスピードや乗り心地を制御でき、効率の良い駆動による省エネを可能にします。
3. 減速機 (ギヤ)
減速機は、モーターの回転数を低回転に変換することで適切な速度に調整し、トルクを増加させ車両の加速性能を向上させることが出来ます。
モーターは高回転で回し続けると加熱するため、高速域でのモーターの回転数を下げ、ギヤ比の差の小さな組み合わせへ変速し発熱を抑えています。
4. パッケージング化
モーターとインバーター、減速機を1つにまとめてパッケージング化したe-Axle は「3 in 1」と呼ばれる型式です。小さくまとめることで、インバーターとモーターをつなぐ高圧電線が最小限の長さで済み、エネルギー効率が良いことや、コスト削減、小型軽量化のメリットがあります。
また、上記主要3部品に加えDC-DCコンバーターや車載充電器なども加えた 「X in 1」 と呼ばれる形式も開発が進んでいます。
e-Axleのその他情報
EVシフトへ進む中、e-Axleの開発競争も激化しています。ここではe-Axleの今後の課題について代表的なものを記載します。
1. 小型・効率化
モーター、インバーター、減速機の更なる小型・効率化が求められています。
e-Axleの小型・効率化が進むと、車体デザイン度向上、航続距離の延長、電費向上、エネルギー消費削減などに繋がります。
2. 熱マネージメント
e-Axleにおいて、モーターとインバーターは走行中に高熱になる部品で、発熱対策を行わないと壊れる要因にもなり、稼働時間や寿命に関わります。
発熱対策としては水冷や油冷などを行い、インバーターには放熱シートが使用されています。
e-Axleのみの発熱対策に留まらず、e-Axleやバッテリーからの排熱を冷暖房システムに利用し、車両全体で熱マネージメントするなど対策が進んでいます。
3. 環境負荷の低減
e-Axleを搭載したEVなどでは、走行中は二酸化炭素の排出を抑えられています。しかしながらバッテリーの製造時や廃棄時には二酸化炭素が排出されるため、環境負荷を低減することが求められます。
また、e-Axleを構成するモーターの永久磁石にはレアアースを用いるのが主流でしたが、レアアースを用いない方式も増えています。
e-Axleを始め、バッテリーなど車両全体として、SDGsを意識した開発が重要になっています。
本記事はe-Axleを製造・販売するダイナックス様に監修を頂きました。
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