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インホイールモーター、いよいよか?[Protean ElectricのIWM試験車に試乗]

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インホイールモーター、いよいよか?[Protean ElectricのIWM試験車に試乗]

現在市販される電気自動車(BEV)はモーターとインバーター、減速機などを統合したeアクスルを搭載する。そんな中、ネガティブな要素が解消できず過去のものと思われていた技術でEV化に挑む企業がある。イギリスのProtean Electric社は、インホイールモーター専業メーカーである。

TEXT:石川 徹(Toru ISHIKAWA)PHOTO:MFi FIGURE:Protean Electric

Protean Electric Ltd.(以下、プロティアン)は、2008年の創立以来、インホイールモーター(IWM)の開発のみを行なってきたメーカーだ。現在のIWMは第5世代にあたり、「Pd16」と「Pd18」と呼ぶサイズおよび出力の異なる2種類を乗用車および小型商用車向けに提供している。

IWMはモーターなどの重量物が文字通りホイールの中に組み込まれるため、ばね下重量の増加によるハンドリング性能の低下や乗り心地の悪化が伴うとされる。現在市販されているBEVがIWMを採用していないのも、それが主な理由のひとつだ。

ProteanのIWMは永久磁石同期型のアウターローター構造を採用。内部に統合されたステーター、パワーエレクトロニクスおよびホイールベアリングはカバーで保護される。その外側に、ブレーキディスクとキャリパーが装備されている。十分なトルクが発生できるため、減速機は使用しない。16インチホイール用のPd16と18インチホイール用のPd18があり、それぞれ40kW/800Nmと90kW/1400Nm(ピーク時)を発生する。

プロティアンは過去15年にわたって、第三者機関での試験を含め様々なテストと検証を繰り返したという。ハンドリングや乗り心地には、ばね下とばね上の重量比が鍵だとCEOのホワイトヘッド氏は話す。重量比が1:6以上の範囲に収まれば、ダンパーやスプリングなどを適切に調整することで許容範囲内のセッティングが可能だという。

同氏は具体例として、軽快なハンドリングで知られるロータス・エリーゼを挙げる。走りを支えるため、大径ホイールや比較的重量のあるブレーキ、剛性の高いベアリングなどが使われており、ばね下重量は重いという。こうしたライトウェイトスポーツカーの場合も、一般的に重量比は1:6〜1:7程度に設定されているとのことだ。「もちろん短時間で終わるような作業ではありませんが、OEMの要求値に収めることは可能です」とホワイトヘッド氏は自社のエンジニアリング力に自信を見せる。

操縦性や快適性に影響を与えるのは、ばね下重量そのものではなく上下の重量比だとプロティアンは主張する。このレシオが6以上であれば、ダンパーとスプリングの調整などで自動車メーカーの要求値に合わせることが可能だという。この図では、車体重量1.6トンのフォード・フィエスタから2トンを超えるテスラ・モデルSまで、同社の「推奨域」内に収められると示している。

プロティアンは、IWMの“柔軟性と自由度(flexibility & freedom)”が最大のメリットだという。ドライブシャフトなどが不要なため、ホイールをギリギリまで車体の四隅に配置することができる。同社の試算では、eアクスルを使用した場合と比較して、車両の前後にそれぞれ400ミリ程度の空間ができるという。クルマの全長が同じならば、バッテリーを大型化することができる。また、同じサイズのバッテリーを搭載したまま、クルマをコンパクト化することも可能だ。重量も軽減できるため、いずれの場合でも航続距離の延長につながる。

スペース効率の良さはさらなる柔軟性をもたらす。前輪駆動のBEVをeアクスルで全輪駆動化するためには、大幅な設計変更が必要になる。一方、IWMを使用すれば比較的容易にリヤの電動化が可能だろう。ひとつのプラットフォームでパワートレーン構造に柔軟性のある“フレキシブル・アーキテクチャー”を実現できるのも、IWMの強みだとホワイトヘッド氏は語る。

50車種以上に対応した実績があり、マクファーソンストラット、マルチリンク、トーションビーム、ツイストビームなど、サスペンション形式を問わず装着できるという。重量増に対応し、ボディとサスペンション・コンポーネンツの強度を確認する必要はあるが、ボディに変更を加えたケースは現在までないとのことだ。Aセグメントのモデルに装着した際も、ダンパーとサスペンションアーム1本の変更で対応可能だったという。

フロントサスペンション左側を前下から眺めたところ。ベース車はW212型Eクラス。アーム類は流用し、新規作成のナックル以降をIWMが受け持つ構造。トレッドは拡幅しているように見え、そのためか車両もワイドボディを使用していた。
同部位を後方より。アウターマウントのローターが見て取れる。IWMは35kg/直径433mm。
右側リヤサスペンションを前下から。リヤはナックルも純正部品を用いている模様。リムが深いためか、フロントよりもIWMがホイール内に収まっている。
リヤサスペンション全景。ばね/ダンパーはばばね下重量の対策のため交換されている。車両中央にはバッテリーパックが見える。サス後方は車載チャージャー。

コストも課題のひとつ。eアクスルなら1基で左右両輪を駆動させることができるが、IWMはホイールごとにユニットが必要になる。当然、1台当たりのパワーユニット単体ではコストが上がる。ホワイトヘッド氏はIWMが「車体構造や搭載バッテリーなども含め、クルマ全体としてコストダウンに貢献できる」と主張する。そのほかのメリットと合わせ、OEMを納得させられるかは今後の大きなチャレンジだろう。日本市場向けには、トルクコンバーターやクラッチの主要メーカーである株式会社エクセディが、将来のライセンス生産なども視野に、プロティアンとのパートナーシップのもとマーケティングを展開している。

プロティアンのIWMは5msでの独立トルクコントロールが可能。滑りやすい濡れた路面からのフル加速でも、トラクションを失うことなくスムーズな発進ができる。回生時も同様の応答性の良さを発揮する。一般的に50msほどの制御とされる摩擦ブレーキによるABSよりも、きめ細かいコントロール性に優れる。IWMに統合された摩擦ブレーキとの協調回生ABSによって、制動距離を10%縮めることに成功したという。

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