ＢＥＶ（電気自動車）

そう、 BEV です。
バッテリーイ－ブイとかビーイーブ、業界のヒトや通のヒトはベブと呼びますが、いわゆる電気自動車です。

いったい、この数年でBEVはどのくらい増えたんのでしょう？
まずはBEV先進地域のEUです。

グラフは、ACEA（欧州自動車工業会）のデーターを基に作りました。
BEVの増加に目が行く前に、純ガソリン・ディーゼル車の減少具合に引きます（笑
一部意識高い系の方々がBEVの伸長ばかりを強調するのですっかりその気でいたのですが、HEVやPHEVも大きく伸びているようです。

お次は、我が日本市場の様子

もう横這い過ぎてグラフではよくわからないので、数字で言うと２０１８年から２０２２年（１１月まで）は、
０．９％、０．８％、０．６％、０．９％、１．３％
となっています。

なるほど、一部意識高い系の方々がイライラして攻撃的になるのも分かる気がします。
日本の路上にBEVが溢れかえるには、まだまだ時間がかかりそうです。

とは言え、弊サイトのタイトルは「どうよ今のクルマ」。
まだまだ少数とは言え、今の路上を走っているのですから取り上げないわけには参りません。
どうやってＢＥＶは走っているのか、解説にレッツラゴー！ です。

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ＢＥＶを走らせるのに必要なのはバッテリーとモーター。
このイラストが最も原初的なＢＥＶの駆動装置です。

ミニ４駆も安価なラジコンカーもプラレールも、みんなコレです。
ただし、コレだけでは加速も減速もできないので、下の図のように可変抵抗を加えます。

言うまでもなく、直流モーターの原理です。
「フレミングの左手の法則」とか、「右ねじの法則」とか、もはや久遠の彼方というオッサン読者諸兄は、ググって中学校の理科を思い出してください。

一周期内で、電圧をかける時間とかけない時間の比率を変えることで、モーターの回転数を制御します。
これならば、電気抵抗によってエネルギーを捨てることがありません。

ちなみに、この制御方法はクルマにも使われています。
クルマを走らせるためのモーターの制御ではなく、ガソリンやディーゼルエンジンで空気の量を調整するバルブの制御などに用いられています。
アイドルコントロールバルブやEGRバルブなどです。
ただしクルマの場合、チョッパ制御ではなく、デューティ制御と呼びます。

電機子チョッパ制御は、サイリスタ・チョッパ制御とも呼ばれていて、これは電圧の比率を変化させるための制御にサイリスタという半導体を用いていることに由来します。

サイリスタ・チョッパ・・・

ちょっとカッコよくないですか？
なんだか購買意欲をくすぐられる名称です。

クルマ好きオッサンが愛車自慢します。

「俺のマシンは、抵抗制御 ＋ 直並列組合せ ＋ 弱め界磁制御だぜッ！」
「俺のマシンは、サイリスタ・チョッパ制御だぜッ！」

絶対に後者の方がカッコいい。
赤城山を速く登れるのも、湾岸高速でブッチ切れるのも、サイリスタ・チョッパ制御のクルマに違いありません！

ようやく話がクルマに戻ります。
現代のＢＥＶやハイブリッド車の電動も、この制御方式を用いています。
ただし、ＶＶＶＦインバーター制御とは呼びません。
勝手に想像するに、電車には制御方式が複数あるので、それぞれの呼び名を付けなければなりませんが、クルマにおいては今の制御方式が事実上一つ目の方式なので特に呼び名を付けて区別する必要が無いのかと・・・。
おそらく、将来的に全く別の制御方式が登場した時点で、何らかの呼び名がつけられるのではないかと愚考する次第であります。

ＢＥＶやＨＥＶでモーター制御に用いられているインバーターを見てみましょう。
下図にある通り、バッテリー、インバーター、モーター、インバーターを制御するECUから構成されています。

モーターは直流モーターではなく、三相交流モーターが使われています。
インバーター内のＴｒ１～Ｔｒ６はトランジスターを表しています。
このトランジスターこそが、今、経済記事上で時折見かけるパワー半導体です。
と、その前に「トランジスターとは何ぞや？」というオッサン諸兄はコチラを。

要は、小さな電気のＯＮ／ＯＦＦで、大きな電気のＯＮ／ＯＦＦができるのがトランジスターですが、パワー半導体とは、この「大きな電気」の扱える大きさが、パワー半導体では一般的な半導体とは桁が違うのです。
ＢＥＶやＨＥＶに用いられるトランジスターは、３００～４００ボルトの電気を扱います。
ポルシェ・タイカンに至っては８００ボルト（！）です。

では、インバーターの作動を見てみましょう。

現在主流のパワー半導体は２ｋＨｚのスイッチングが可能だそうで、１秒間に２０００回のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことができます。
１分間に１２万回・・・

ガソリンエンジン好きでアンチＥＶの懐古主義車のオッサン読者諸兄、しかし臆することはありません！
１９８７年型ホンダ・ＣＢＲ２５０Ｒの許容エンジン回転数は１８，０００ｒｐｍです！

比べてどうする・・・（笑

「ドレミファ・インバーター」という言葉を聞いたことがありますでしょうか？
またまた電車の話で恐縮至極でありますが、歌う電車こと京急２１００形電車です。



このリズミカルなモーター音、インバーターによって奏でられています。
そもそもこの音は励磁音と言いまして、音を出すのはモーターで、音を出させるのがインバーターです。
モーター内のコイルが巻かれた鉄心が、コイルに電流が流れたり止まったりする度に伸縮します。
その鉄心の伸縮が周りの空気を振動させて音となり、我々の鼓膜に届くということだそうです。
ですので、ＶＶＶＦインバーター制御の電車ではどの電車でも特有の発進音がするのですが、この京急２１００形電車に採用された独シーメンス社製のインバーターは可愛らしいリズムを刻むようわざわざチューニングされたそうです。
洒落とかカワイイとか無縁のドイツ人、というイメージを持っていたのですが、

ナカナカやるな、ドイツ人！

しかし残念ながら、このドレミファ・インバーター車両は、２０２１年７月２０日にすべての編成が引退してしまっており、実物のリズムを聞くことは叶わなくなっております。

京急２１００形電車と同世代電車のインバーターに用いられたパワー半導体はＧＴＯサイリスタで、このためＧＴＯ-ＶＶＶＦと呼ばれ、その後の世代ではパワー半導体にＩＧＢＴが使われているので、ＩＧＢＴ-ＶＶＶＦと呼ばれています。
現代のＢＥＶやＨＥＶでも、パワー半導体の主流はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor： 絶縁ゲート２極トランジスター）です。
ここで老眼が進むオッサン読者諸兄に注意喚起です。
ＢＥＶに使われているのは、アイ・ジー・ビー・ティー。エル・ジー・ビー・ティーとは全く違います。
このサイトでは、基本的に全角アルファベットをつかっていますが、半角アルファベットで、さらにフォントサイズが小さい場合・・・

IGBT LGBT

嗚呼、俺の毛様体筋よ！（涙

いいですか、よく聞いてください。
ニュース記事を読んでいて、自動車、電子部品などの経済記事ではアイ・ジー・ビー・ティー、差別だとか同性婚などの社会記事ではエル・ジー・ビー・ティー。
お間違いにならないことをお祈りします。

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閑話休題

ＧＴＯサイリスタ → ＩＧＢＴ と進化したパワー半導体ですが、すでに新世代が姿を見せ始めています。
それがＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴです。
ＭＯＳＦＥＴ（モスフェット）は、構造はトランジスターと異なりますが、小さな電気で大きな電気をＯＮ／ＯＦＦするという機能は同じです。
現在のＩＧＢＴはＳｉ（シリコン： ケイ素）を素材としていますが、同じシリコンベースであればＭＯＳＦＥＴよりＩＧＢＴの方がＢＥＶのインバーターには適しているそうです。
が、ＳｉＣ（シリコン・カーバイト： 炭化ケイ素）を素材としたＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴは、Ｓｉ-ＩＧＢＴを軽く凌駕する性能だとか。
ただし、もちろんお高くなります・・・（涙

さらにさらに、ＧａＮ-ＦＥＴ（窒化ガリウム 電界効果トランジスタ）。
ＧａＮ-ＦＥＴは、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴよりさらに高性能だそうですが、まだＢＥＶのように大きな電気を扱うは向いていないようですが、将来的にはどうでしょう？

ＯＨＶ → ＯＨＣ → ＤＯＨＣと、エンジンのバルブ駆動の仕組みが進化してきたと同様に、パワー半導体もＩＧＢＴ → ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ → ＧａＮ-ＦＥＴ（実用化されれば）と進化するはずです。
かつて、ドアの横にＤＯＨＣやＴＷＩＮ ＣＡＭと、恥ずかしげもなくデカデカとステッカーを貼り付けていた時代がありました。
それが正義であるとするのであれば、現代の正義はコレです。


これならば、漢字Ｔシャツ大好きな陽気なアメリカ人にもご満足いただけそうです。

ちなみに、本稿執筆時点でワタクシメが把握しているＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴを採用例は、テスラ・モデル３、ヒョンデ・アイオニック５。
日産も、トヨタも、ホンダも、ＩＧＢＴ・・・
ドイツ車ならまだしも、まさか最新技術の導入で韓国メーカーや米国メーカーの後塵を拝するとは・・・・・・時代は変わりました。

完