マイクロEVを批判してばっかりもなんなので

本日1本目のブログで電動コミュニティーバスを批判しましたが、他人の意見に反対するだけなのは卑怯かな?と思いますし、似たような企画に少し関わった事がある身として私は「こう考えた」と言う点もありまして…ブレインランニングとして書きなぐった内容を何とかつなぎ合わせて私の意見としてみました

以下、少しマイクロEVのお仕事に関係した時、着手する以前に先行する企画の問題点や私なりの考え方を覚書として書きなぐっておいたモノを繋ぎ合わせて要約したものです

あくまでマイクロEVに対しての思った事であり、普通自動車型EVとは異なった問題点の指摘になります
巷にあふれるエコブームに乗った無理のあるマイクロEV計画への意見具申といった内容かもしれません

図面屋はEV懐疑派で、EV嫌いです(笑)
でも嫌いであるからこそ冷静にEVを見るには適しているかな…と思っていたりします



マイクロEVに関する設計上の問題点と「共通化」に対する誤認識

日刊自動車新聞2009/9/7の記事より

　国土交通省は、自動車交通の二酸化炭素（ＣＯ２）排出削減や地域交通の最適化などを目的に、超小型電気自動車（ＥＶ）の開発と普及促進策を検討する。自転車と軽自動車の中間クラスで、貨物ＥＶ、高齢者向け小人数乗りＥＶなどの開発、実用化を目指すほか、都市・地域政策と一体化した利用環境整備も進める。来年度から既存車での社会実験などに着手、２０１２年度には、試作車による検証を行う予定。住宅地の小口輸送や中心市街地の移動で、新たな車両を定着させ、環境と地域交通という二つの政策課題を両立させる。

　同省では、政府のＣＯ２削減目標を達成するための有力なツールとして、かねてから超小型ＥＶを重視している。限られたエリア、目的で使用する場合は、例えば４人乗りや数百キロメートルの航続距離など、一般的に求められる仕様を満たさなくても普及する可能性があるためだ。また、国や地方自治体が積極的に関与、支援することで、自動車メーカーや運送事業者などが抱く採算性の不透明感を払しょくする狙いもある。
　新たな施策では、ＣＯ２削減とともに、高齢化対応や物流効率化という課題を踏まえ、新型車両の実用化と都市・地域での利用環境を最適化するための施策を並行して進める。
　開発する新型車は１、２人乗り程度で、商業エリアや地域内拠点と分散市街地間のモビリティーを確保する乗用車、パーソナルモビリティーのほか、住宅地内や分散市街地間の小口輸送に対応する貨物車など。宅配事業者などが都市部で導入している電動アシスト自転車プラスリヤカー以上で、軽自動車未満の仕様で検討する。
　今後の計画としては、こうした取り組みで先行する地方自治体を選定し来年度に社会実験を実施し、その結果を踏まえ１２年度までに新型車両の開発・実用化指針、利用環境整備指針を策定する。
　街路、充電施設整備などのインフラ部分も含め、来年度の予算規模は、事業費ベースで総額約１１億円を想定している。

追記　2011/3/30ネットニュースより転載
　そんな状況の中、ミニカー以上、軽自動車未満となるような自動車の新規格が国土交通省を中心に検討されている。「少子高齢化社会が進むことで、『遠出はしないけど、複数人で乗れるような、小さいクルマ』への需要があるのではないかということで検討が始まりました。車体が小さい電気自動車ならランニングコストや環境負荷も少なくて済みますので都市部では使いやすいのではないでしょうか」（国土交通省自動車交通局技術安全部環境課）
　現在は3年を予定している事業計画の1年目。東京や福岡など全国6都市で、車両規格の検証や、利活用の検証、駐車時の問題点や走行の安全性などの実証実験を行なっている。
　来年はさらに実証実験を継続し、これらデータをもとに実用化指針案の作成、どのようにインフラを整備すればよいのかなどの案を策定していく。また、再来年度にはそれらすべてを踏まえ、実用性や汎用性の検証、免許はどうするのかなどの関連する法整備の指針などを公表していくという。


このような計画も存在し、各地方の大学と企業が連携して現行のミニカー規格を多少緩和した条件を想定しマイクロEVの研究を行っている

駆動方法、つまりインホイール式、インボード式(モーターを車体に搭載)を問わず多くの場合「共通シャシー」を企画し、低価格で複数のバリエーションを生みだす事を目標に掲げている計画が多いが、それが正しいアプローチといえるか、大きな疑問を感じている

まず第一点としてインホイールモーター式の場合、ドライブトレイン自体が存在しないことが最大のメリットであるのに、何故シャシーまで共通化が必要になるのだろうか?
「SIM-Drive」のように既存の内燃機関自動車を置き換える目的で企画されたものであれば、今後の発展次第では意味も大きいと思われる
何故なら、共通化によって普通自動車に求められる安全基準評価を他に依存する事ができる
そして基本構想としてシャシーのフレーム内部に分散してバッテリーを抱える形である以上(エリーカの方式)そうせざるを得ないのも納得である
また普通自動車サイズの車体であれば、スペース等もある程度余裕があり、効率の多少の低下に目をつぶればオリジナルの車体(ボディ)が充分に成立する
余談ではあるが「SIM-Drive」自体も基礎技術のロイヤリティを大きな収益源として構想されているのではないかと推測する

しかしながらマイクロEVではスペースが限られることから、１人乗り、二人乗り並列配置、２人乗りタンデム配置といくつかのバリエーションを考え、車両の効率と安全性を考慮するに「共通シャシー」は重量増や安全性の不足等、デメリットを抱えるのでないだろうか?
小さな車体である分、専用設計によって効率的な車両が必要と個人的には考える
そして一般に見られる大学を中心としたマイクロEV計画は特に操縦性に関してあまりに思慮の浅いサスペンション設計が多く見受けられる
車両が小さいと言うことは全備重量における乗員の体重が占める割合が大きいということであり、乗員配置によってクルマの重心高の変化が大きく、いくつかのボディ形状(スポーツ型、商用型等)を同じサスペンション、フレーム設計で対応するのは自動車としてあまりに危険ではないかとの苦言せざるを得ない

インホイール式の駆動系を想定している計画はあくまでインホイールモーター、コントローラー、バッテリーシステムのみに注力して動力部の質の向上に専念すべきだと考える
車両の設計は快適装備の配置やそのシステムを除けば自動車メーカーでなくとも可能ではあるが、「走り」をしっかりとさせるにはやはり専門家の協力は不可欠である
例えば「日本自動車レース工業会」は、一時は独自の車両を製作し国内レースや海外レースを戦った中小企業で構成されており、フレーム、足回り、空力と同じ中小企業でも車両設計を行ったことのない会社や学生フォーミュラレベルの設計をしている大学とは次元が異なるレベルで車両設計が可能と思われる
こういった同じように中小企業とはいえ専門家を利用したほうが、車両側で発展途上のマイクロEVの運動性を底上げできるのでないか

多くのマイクロEVの計画が船頭多く…の諺のようにデザイン、車体設計計画に統一性がなく、担当する会社、場合によっては各学部、各大学がそれぞれ異なる理想で勝手に動き、後に合議で妥協しているように感じる車両が多く、能力も低い
この程度のマイクロEVが次々生み出されても、カテゴリーそのものに対する失望が広がるだけであると警告する
「走行できるレベル」と「走行させたいと思うレベル」は別物であり、限られたリソースを投入して解決するにはあまりに難しい分野である



第2にインボード式の場合、こちらも「共通シャシー」よりも注力するべきは動力系である
軍事の話ではあるが、MBT(主力戦車)をはじめ装軌式装甲車両では駆動系を「パワーパック」と呼ばれるアッセンブリーパーツとして構成している
「パワーパック」はエンジン、トランスミッション、その他捕機類で構成され、故障時にはこのユニット毎交換することで、短時間での修理を可能としている
またこれに似た構想としてはルマン24時間を走ったアウディR8がリアセクションをアッセンブリー化し、クラッシュ、トラブルの際に10分程度で換装する事を可能した例がある
これらの事例では主に故障時の迅速な対応を目的としているが、MBTにおける「パワーパック」化は副作用として別の効果をもたらした
「ユーロパワーパック」は西側諸国の装甲戦闘車両用パワーパックとして採用され様々な種類の走行車両の動力系設計を簡略化したのだ
自力で戦車開発が可能な国では優位性確保の為、独自の動力系を開発しているが、輸出を図る際、この共通パワーパック仕様へコンバートしている
そのため、西側諸国の代表的な戦車はこの「ユーロパワーパック」への互換性があるようだ

共通シャシーよりも「パワーパック」規格をこそ確立すべきではないだろうか
リアサスペンションはレーシングカーのようだがインボード式プッシュロッドのダブルウィッシュボーンにでもすれば、ユニットとして成立し、ユニットの全高さを抑えることでユニット上のスペースをレイアウト次第では活用できる
汎用性も調整幅が大きいサス構成なのである程度対応可能と思われる
レーシングカーのようにできるだけアーム長を長くとることができればアライメント変化も抑えやすい

そして個人的にこのパワーパック化に際して最も盛り込むべき要素が「トルクコンバーター」、もしくは変速機だと考える
起動トルクの高いモーターに変速機を採用するのは矛盾ではないか、現に実用化されているEVも変速機を備えるものはない、との意見もあるかと思うが、目的は直接的な動力性能の向上だけではない

三菱の「i-MiEV」はモーター、インバーター、車載充電器＆DC/DCコンバーターの冷却には、iのラジエーターを活用した水冷式の冷却方式を採用している
これは内燃機関設計のノウハウをも持った自動車メーカーだからこそできる芸当である
一方「テスラロードスター」は水冷システムを持っていないようだ
以前何度か触れたがテスラロードスターはスポーツ走行の際、モーターやインバーターのオーバーヒートによって能力が極端に制限される
私見ではあるが、元々２段変速として企画された車両を変速機の強度不足から減速機のみで運用している事が原因ではないかと推察される

実はマイクロEVでもモーターの過熱が問題である
マイクロEVに用いる事のできるモーターは元々産業用に設計されたものが多く、一定回転で負荷変動が少ない環境で使用する事に適していたものがベースであることが多い
その為、トラブルを未然に防ぐためか密閉式が多く、高回転を使用した場合でのモーターのオーバーヒート対策に苦慮するのだ
しかもその温度上昇は負荷というよりも回転数に関係しているような傾向を示し、高回転化が発熱の最大原因と私には思われた
「i-MiEV」は水冷システムを設けることでこれらの問題に充分に対処できている
　「テスラロードスター」は乗用車として使用する分には基本的な動力性能が優れている分特にトラブルを招くことはないようで市販されている　※

※英BBCの番組「トップギア」、袖ヶ浦フォレストレースウェイで行われたEVレース、株式会社童夢がEVスポーツカー開発の一環としてサーキット走行させた場合、いずれも発熱によるトラブルを起こしている

　国交省が実験しているマイクロEV向けの規格は２人乗りが想定されていることから現行のミニカー規格よりは車体サイズ、出力とも緩和される可能性が高いが、それでもモーター性能に充分な余裕のある規格になるとは思えない
　あまり余裕を与えると現行の軽自動車規格とバッティングする為だ
　出力、トルクに余裕がない場合、現在走行する軽自動車、普通自動車の走行の妨げとならないよう、減速比を大きくとり、ある程度の発進加速性能を確保しなければならない
　また一般国道における最大勾配(国1箱根は13%勾配が存在する)程度は充分に登坂できる能力が最低でも必要であり、こちらも減速比を設定する場合考慮すべき点である

　あくまで私が利用しようとしたモーターと想定した車体重量の関係からでた結果だが、加速、登坂能力と最高速度性能、60km/h、但し余力を見て70km/h程度(直結ギアの場合下り坂でモーターの最高回転数を超えてしまうことがないように、直結の減速機では致命傷になる)を両立しようとした場合、モーターは最高回転数付近でようやく60km/hに到達し、発熱トラブルをかかえたまま、巡航せざるを得ない

7kwの出力を見込んでも充分に安全であろうと思われる設計をすると一人乗り車両ですらこうなのだ…

　正直に言って、マイクロEV用水冷モーターの開発は販売価格を低く抑えて行うのは困難だろう
　そうなると高速走行時に回転数を下げ、発熱を抑えるしかなく「トルクコンバーター」か変速機が欲しい
　しかしながら簡易な変速機の場合、車両形式(１人乗りか２人乗り)に同じ物で対応するのは難しい(ギアのサイズが大きく変わればケースから変更が必要)
そのため個人的にはいくつかのマイクロEVに利用できるモーターを取り付け可能な「トルクコンバータ」を開発し、減速機を用途に応じて変更することでいくつもの車種に転用できれば…と考える
　これにより最高回転数を抑え、低下した発熱量に対して空冷で対処するのだ
　しかしながらトルクコンバータは個別に開発するにはあまりに高価である為、これらを共通化した「パワーパック」を利用してマイクロEVの開発コストを抑える一助とできれば…と考える

余談ではあるが、この最高速度性能と加速性の両立は前述のインホイールモーターも例外ではない
「SIM-Drive」の先行研究とも言える「エリーカ」はEVでありながらエンジンを使用するスポーツカーを圧倒する加速性能、最高速度性能を記録しているが、実はそれぞれ記録を達成した車両は別物のスペックである
最高速度記録車の加速能力0.4G最高速度400km/hを目指した仕様であり、加速性能記録車は加速能力0.8G最高速度190km/hを目指した仕様なのだ
　Wikiではポルシェターボの加速を凌駕したとあるがポルシェは300km/hに届くギアレシオであり、これは勝って当然としか言いようがない演出の元行われた比較である
　モーターは確かに起動トルクが高く一般に思われているように変速機がなくても成立する、実際電車はほとんどのものが減速機のみで変速機を持たない(噂では南海電車に変速機を持つものがあるというが…詳細不明)がそれは勾配や曲率の規制が厳しく(車両にとってはぬるい環境)設定された鉄道上で、ダイヤ設定により加速度をそれ程考慮しないのだから可能と言える
　自動車に求められる加速性能、登坂性能を達成し最高速度性能を両立させるには、やはり多少の無理が生じると認識を改めなければならない

　第３の問題点が安全性である
　最も重要なポイントであるが、各「共通シャシー」構想において、ほとんど考慮されている様子がない
　これは車体形状を大きく変化させバリエーション展開した場合、共通の構造では安全性に対処できるものではない為、当然ともいえるが無視できることではない
　そしてこの安全性に対する研究、試験がマイクロEVを研究する大学、中小企業にとって最も大きな問題点である
　衝突安全性を確かめるには高度なシミュレーションと実際に製作したマイクロEVを衝突試験にかける必要があり、多大な費用を必要とするのだ
　道交法に問題があるが、現行ミニカー規格ではこういった安全性は考慮されていない
　現実としてほとんど車両が存在しない為規制する必要すら感じないのかもしれないが
　しかしながら、マイクロEVをシティコミューターとして本気で導入したいのであれば安全規格の制定は避けて通ることはできない
　難題ではあるが、この安全性こそをある程度共通規格化できないだろうか
　例えばレーシングカー、特に複数のシャシーコンストラクターが参加する入門フォーミュラには共通構造、形状の「クラッシャブルストラクチャー」の使用が義務付けられる
　勿論これを持ってして全て安全…ではないが、共通「クラッシャブルストラクチャー」を導入することで最低限の安全性は、どのマイクロEVにも付与できるのではないかと考える
　具体的にはフロント、リア、両サイドの4つの衝撃吸収構造「クラッシャブルストラクチャー」を共通化しその構造から乗員までの距離(空間)を規定する
　例えば標準的な体形の人が乗った場合、フロントの構造から足先、ペダル位置から何mm、サイドは乗員の腰部高さから上下何mmで肩から何mm、後部は乗員後頭部を基本に何mmとするのだ
　車両自体にもロールフープ等パイプ径と肉厚、クロスバーの本数を規制(レーシングカーにおけるロールバーのレギュレーションに近い)して横転、回転時にキャビンを守る最低限の基準を設定しなければならないかもしれないが、こちらはまあ何とかなるだろう

　こういったものをこそより大きな規模で「共通化」し、「走りとして成立」するレベルの自動車を設計できる会社に提供できて、ギリギリ「ビジネス」として成立するかしないか(補助金に依存する可能性はある)のレベルでしかマイクロEVは成り立たないのではないかと考える


以上自己記録の長文ブログでした(汗)
書き加えたものはそんなに多くないけどね(爆)