電気自動車はミッションが不要？？

Question

と聞きましたが、ナゼですか？
ミッションが有れば小さな出力で大きなトルクを出したり
高速になったら低回転で燃費を稼ぐ機能なんですから
モータになったら消費電力を減らせるのではないのですか？
電気自動車なるとミッション、クラッチが不要と言うのはナゼなのか？
教えてください。

Answer 1

リーフやアイミーブなどの電気自動車にミッションが無いのは、
「高速になったら低回転で燃費を稼ぐ」というのがエンジンの
常識であって、モーターの常識ではないからです。

エンジンとモーターの効率を比較しているサイトがあるので、
ここの図２を見てください。
http://www.projectev.info/knowledge/37-basic/118-ene

エンジンは最も効率の良いところで効率30%台ですが、
高回転低負荷になると効率10%台に落ち込んでしまいます。
モーターは最も効率の良いところで効率90%で、
高回転低負荷になっても効率80%程度を維持しています。

つまり、モーターは高速になって高回転でも、
エンジンみたいに燃費（電費）が悪くならないのです。
それゆえ、山手線のも新幹線にもミッションは付いていません。

クラッチの件は、他回答にある通りです。モーターは電磁力で
動くので、静止状態でトルクを出すことができます。エンジンは
膨張力で動くので、動いていないとトルクを出すことができません。
車が止まった状態で、エンジンを動かしてトルクを出すために
クラッチが不可欠になります。

Answer 2

むしろエンジンだからミッションが必要だと考えた方がいいと思います
エンジンの一番トルクの出る回転数、効率のいい回転数には制限があり、一般的なもので3000rpmあたりです
だいたいその前後でエンジンが回るように速度に応じて変速しないとエンストするか、過回転で壊れてしまいます

ところがモーターはゼロ速度から高トルクを出すことができ、10000rpm以上でも回すことが出来ます
ですからクラッチも不要です

効率に関しては、時速50～60km/hで最高効率になるようにモーターを設計するだけです
エンジンでミッションなしでそのように設計したら発進すら出来ません

「高速になったら変速して低回転で燃費を稼ぐ機能」というのは間違いです
あくまで燃費のいい回転数、または最大トルクの出る回転数に合わせているだけです
エンジンはその回転数に制限があるので必要なだけです

Answer 3

http://www.nikkei.com/article/DGXNASFK1702M_X10C10A8000000/

ラジコンを考えるとクラッチ不要なのはわかると思いますが
EV用の変速機はあるようですよ

Answer 4

一番分かりやすいのは、電車とか新幹線を
思い出してもらえばいいでしょう。

いずれもモーターからミッションに相当する
減速機を介してはいますが電気自動車もモーター
からブラネタリーギャー等の減速機を介してい
るものが殆どです、ギャーの変速機能はついて
いません。
モーターの特性はもうすでに出ていますが、モ
ーターの出力特性でスピードはいくらでも出せる
でしょう。

電車、新幹線のモーターは減速時に発電機として働き
、回生発電した電気は架線へ返していて、電気自動車
も同じ原理を利用して発電しています。
変速ギャーを利用しての消費電力より回生エネルギー
を利用しての発電のメリットの方が大きいのです。

Answer 5

モータがミッションが不要というのはエンジンと特性が違うからです。
エンジンも無理してミッションは不要にできます。
でも条件があります。同じようなトルク特性で10万回転ぐらいまで回るエンジンを作るか、すごくのろい発進を認めるかです。
エンジンって、回転によらずトルクがだいたい一定です。しかもエンジントルク自体は小さいので、発進させるのに1速ギヤを使います。でも30キロぐらいスピードが出ると回転数がRedに当たるので、変速させないとスピードが出ません。だからミッションが必要です。でも、もし１0万回転まで回るエンジンがあれば、1速ギヤのみで高速走行までカバーできます。
または、今のエンジンでも、トップギヤを使えば最高速まで持っていけます。でも、発進がすごく遅くなることはすぐに想像できると思います。（クラッチにもわるいと思います。）
要するに、エンジンって回転によって馬力が変化するので馬力が小さい時には馬力の小さい時のギヤを使わないとダメということです。
これに対して、モータは回転が変化しても馬力は一定です。という事は、回転が低いときはトルクは大きくでるけど、回転が高くなるとトルクは低くなります。自分でトルクが変化するのでわざわざギヤで調整することは必要ありません。

モータにクラッチが不要なのは、エンジンって低くてもアイドルで回っていないとダメなので動き始めはクラッチをつかってエンストしないようにしないといけないけど、モータは止まっているところからいきなりトルクがかかるからクラッチを使わず直接タイヤにつないでも良いわけです。
但し、モータでも 小さい馬力のものを使うのならば、ミッションが必要になると思ます。

Answer 6

電機モーターと内燃エンジンの根本的な特性の違いが影響しています。

まず、一番の違いは、セロスタートが出来るか出来ないか。
ついでに言えば、回転数の上限はガソリンエンジンのほうが圧倒的に低いことです。

ガソリンエンジンは停止した状態からの発進は出来ないために、アイドリングをさせています。

アイドリングストップが付いた車も出てきていますけど、発進までに僅かでもアイドリングの時間はあるはずです。
そこで回転のはずみをつけておかないと発進出来ないわけです。

モーターは全く静止した状態であっても電流を徐々に流せば動き出します。


もうひとつは、トルク特性の問題。
内燃機関は基本的にエンジンの回転数でトルクは決まり、低回転域と高回転域は低いのが普通です。

物理の話になりますけど、静止しているものを動かそうとするときは無限大に近い力が必要になります。
実際にそんなことはないのですけど、発進時に大きな力が必要なのは間違いありません。
そこで、低いギアを使ってタイヤに伝わるトルクを上げます。
低いギアを使うことで、エンジンの回転数を上げても速度は伸びずにより高いギアにシフトする必要が有るわけです。

ところが、モーターの場合は流す電流を制御することでトルクを上げることが出来ます。

高速回転になったら、回路を切り替えて低い電流で走らせます。
電車などがそういう制御をしていたはずです。


同じ回転数でもトルクを可変できるモーターの能力によると考えて良いでしょう。

Answer 7

エンジンと電気モーターの特性の違いによるものです。

エンジンは、回転上昇に応じて出力が増す。モーターは、起動時大きくその後は斬減となるので、変速機の必要性は低いですが、不要かどうかは、求めるトルク次第でしょう。