一体、神秘的なホイールモーターとは何でしょうか？実は、これは自動車の「動力、駆動、制動」機能を一つのモーターに集約したシステムで、各車輪のリム部分に直接取り付けられ、個別に特定の車輪を独立して駆動します。ビーワイディーは、各モデルに4つの独立型ホイールモーターを搭載し、この革新的な技術を「e-4D」と名付けています。つまり、4つの独立したモーターがそれぞれ4輪から動力を出力し、まさにその場で360度回転することが可能で、あらゆる操舵機構を必要とせず、簡単にターンできるのです。

ホイールモーターとホイールエッジモーター：

構造的には：

1. ホイールモーター：ホイールモーターは、車輪の内部に直接統合され、従来タイヤ内に配置されていたブレーキ部品と同じ位置に正確に取り付けられています。この設計により、モーターを収めるための工夫が凝らされたスペースが活用されていますが、同時に車輪全体の重量、いわゆる「非ばね支持質量」も自然と増加します。また、利用可能なスペースが限られているため、一般的に非常に高い出力を提供することは難しく、ピーク出力は通常50～80kW程度にとどまります。ただし、モーターの出力が高くなるほど非ばね支持質量が重くなり、結果として車両の操縦性能が低下する可能性があります。特にカーブを曲がる際にはその影響が顕著に現れます。

2. ホイールモーター：このタイプのモーターは、直接ホイール内に組み込まれるのではなく、外付けで取り付けられ、ドライブシャフトを通じて左右の車輪それぞれに動力を伝達することで駆動を実現します——この設計は、従来の集中型駆動システムと類似しています。しかし、従来のシステムとは異なり、もはやデファレンシャルギア装置に依存せず、代わりに独立した2つのモーターがドライブシャフトを介して直接車輪に推進力を供給します。なお、モーター本体全体は車両フレームの上部に搭載されるため、非ばね下質量の一部となっています。この設計により、車両の操縦性能が大幅に向上するだけでなく、空間配置の自由度も格段に高まり、システム全体で非常に強力な出力を発揮できるようになります。一般的に、片方の車輪だけで200～300キロワットの出力を生み出し、さらに車両全体では合計800～1000キロワットもの高出力を可能にします——これはまさに驚異的なパフォーマンスと言えるでしょう！実際の用途においても、このようなレベルのパワーは、通常約1000馬力を誇るスーパーカーに匹敵する性能を発揮します。

性能面では：

1. ホイールモーター：Aクラス以下の車両にのみ適しており、なぜならそれらは車両全体に対して特に優れた操縦性能を提供できないからです。

2. ホイールモーター：一部の高性能車種——例えば、スーパーカークラスに迫る性能を持つ車や、さらにはBクラス以上の車種——では、より強力な動力、優れた加速性能、そして卓越した操縦性を実現できます。

部品の増減：

1. ホイールハブ：一方には内蔵の減速ギアが付いていますが、もう一方には付いていません。現在、電動モーターから高出力出力を得ようとする場合——特に自動車など高回転数が必要な用途では——必ずトランスミッションを組み合わせる必要があります。トランスミッションなしでは、さらなる出力向上は到底不可能です。例えば、電動自転車に一般的に使用される低速モーターは通常、最大でも30～40kW程度にとどまりますが、ギア式設計と組み合わせることで、これらのモーターは簡単に50～80kWの強力なパワーを発揮できるようになります。

2. ホイールエンド式：通常、当社のモーター設計は、15,000～20,000 rpmという高い回転数で稼働でき、これにより比較的高い出力が得られます。二輪駆動車の場合、この構成には1基のモーター、1つの電子制御ユニット、および1つの減速機が含まれ、従来のデファレンシャルギアが完全に不要となります。代わりに、動力はギアを介して左右の車輪へ直接伝達されます。一方、四輪駆動車では、このようなシステムを*2セット*取り付けが必要となり、これまで非対称な車輪速度を調整するために使用されてきたデファレンシャルギアが完全に置き換えられます。そのため、デファレンシャルギアにはもはや機械的な負荷がかからなくなり、代わりに電子システムによるトルク配分機能が実現されています。

3. ESP：低下しません；トルクと回転数は引き続き監視が必要です。

4. エアサスペンション：ホイールエンドモーターは、1つのモーターで駆動する必要がないため、実際には2本のハーフシャフトを運動的に独立させることができます。これにより、サスペンション設計がさらに向上し、同時にエアサスペンションシステムの取り付けにも影響を与えません。

ホイールモーターのメリット：

1. 機動性：各車輪が独立して駆動し、卓越したオフロード走行能力を備えています。トルクに迅速に反応でき、例えばある車輪が突然地面との接触を失った場合でも、車両の他の部分は安定して稼働し続けます。極端な条件下でも、車両の安定性と出力にはほとんど影響がありません。

2. ステアリング：モーター駆動により、各車輪が前後どちらにも回転可能で、速度も自由に調整可能です——これにより、理論上、車両は非常に小さな旋回半径を実現できます。要するに、まるで完璧な円を描くようなものです。

3. 安全性と安定性：車両の安定性を迅速に調整し、高速走行中でも簡単にドリフトが可能になります。さらに、高速走行中に前輪が突然バーストした場合でも、システムは車体の傾きを即座に検知すると、各モーターの速度とトルクを直ちに調整——これにより素早く車両のバランスを回復し、車体全体が安定して前方へスムーズに進み続け、制御を失うことを防ぎます。

ホイールモーターの欠点：

1. 高額であり、高級車種にのみ適しています。

2. 制御は非常に難しい——前輪操舵の突然の故障ですら、車両の進路を外れさせ、安全上の問題を引き起こす可能性があります。

3. デザイン面では、実際には追加の部品が一つ増えたため、全体の体積がわずかに大きくなっています。標準的な筐体を採用しても、依然としてアルミ素材を使用する場合、最終的にはマグネシウム合金への切り替えが必要になる可能性があります——さらに、よりコンパクトな設計を実現するために炭化ケイ素を組み込むことも検討され、結果として必然的にコストが上昇することになります。

自転車の価値：

BYDのハイエンドモデル「仰望」には、完全に自社開発された最先端技術が搭載されています。車輪直下ユニットには内蔵型の単一モーターが配置され、約200kWの出力を発生します——4基のモーターが連携して動作すると、車両全体の総出力は800kW近くに達します。小型化と高効率化を実現するため、このシステムにはシリコンカーバイドをベースとした電子制御モジュールが採用されています。さらに、各車輪直下ユニットには前後2箇所にデフロックが備わっており、2基のモーターを同期させて固定することも、片側の車輪を個別に駆動させることも可能。また、中央ロック機能も全体設計に組み込まれています。試算によると、この構成のコストは片側あたり約2万元人民元（モーター2基および電子制御ユニット2基を含む）で、前後の2セットを合わせた総コストは軽く4万元人民元を超えます。

シリコンカーバイドパワーエレクトロニクスデバイスの価格は約4000元から4500元で、モーターのコストはおよそ3000元から3500元、残りの1500元はトランスミッションに充てられます。

電気制御：シリコンカーバイドは間違いなくBYDが自社で供給しており、社内生産によるコストが大幅に低いためです——モジュールにせよデバイスパッケージにせよ、いずれも同様です。

モーターの筐体：一部は外部調達したものですが、内部にもいくつかあります。

減速ギア：自作ギアや、崇達、双環など、模倣企業も含まれます。

二次部品はほぼすべて社内製造される可能性が高く、一方、三次部品は大部分が外部調達されます。

企業の展開：

1. ファーウェイ：私たちは早くも2020年からホイールエンドユニットの研究開発を開始しており、現在はBサンプルの開発も完了しています。ただし、ホイールエンドシステムはもともとハイエンドブランド向けに特化しているため、現段階ではこれらの製品を搭載する適切な車種を見つけるのが依然として難しいようです。

2. ビュイディ：早くも特許展開の初期段階——2018年以降——から、顕著な優位性を確立していました。

3. シェフラー：ビエラと共同で関連研究を進めていますが、2019年末にはヨーロッパで車両全体のテストと調整作業を完了しました。また、同社は車両管理用の制御アルゴリズムを独自に開発しました。

4. テスラ：現在、モデルS プレイドの3モーター版を開発中です。そのうち、後輪駆動にはハブモーターを採用し、前輪駆動はDCモーターで駆動します。電子デファレンシャルとステアリングシステムを連携させて制御することが鍵となります——ただし、理論的にはフロントアクスルにハブモーターを搭載すると、システム全体の制御がより複雑になる可能性があります。そのため、当社ではフロントアクスルにはハブモーターを搭載せず、後輪のみにハブモーターを装備することを選びました。

5. フォルクスワーゲン：もう一つの純電動車モデルでは、後輪駆動にホイールハブモーターを採用し、前輪駆動には直流モーターが動力を供給します。これは実際、デュアルモーターレイアウトを模倣したものとなっています。

電気自動車のホイールハブモーター部品製造が直面する課題：

1. 論理的には：適用範囲には、価格が決して安くなく、かつ顧客定義に関連する問題を伴うDクラス車両が含まれるため、部品レベルよりも、完成車レベルで推進した方が通常スムーズである。

2. コンポーネント技術：高度な統合——コアとなる「三電」技術の習得が不可欠です。

1）出力面では、これにはシリコンカーバイドをベースとしたモーターコントローラーが含まれ、そのIGBTスイッチング周波数は通常約10 kHzです。しかし、シリコンカーバイドのスイッチング周波数は最大で20 kHzに達し、場合によっては30 kHzに達することもあります。より高いスイッチング周波数は瞬時電圧を大幅に向上させるため、結果としてモーターの耐電圧設計に直接影響を与えます。

2）回転数が15,000 rpmを超える高速モーターは、動的バランスやNVHの問題を伴い、製造面でも大きな課題をもたらします。

3）高出力のコンポーネントには、大容量の放電バッテリーが必要です。一般的に、標準的な熱管理用バッテリーは3～5Cの放電レートで動作し、これは100kWhのバッテリーが最大で500kWの出力を可能にすることを意味します。しかし、車輪側モーターは1台あたり200kWを必要とし、4台合計では800kW（200kW×4）となるため、8Cという高倍率の放電能力を持つバッテリーが急務となっています。ただし、現在のところ、こうしたバッテリーの研究開発は非常に難しく、主にバッテリー内部の抵抗を効果的に低減し、熱を適切に制御する方法に課題が限定されています。一方、バッテリーの蓄電容量を200kWhまで引き上げれば、必要な放電レートは4Cで十分となり、エネルギー密度と放電能力の間の重要なバランスが改めて浮き彫りになります。

4）その他：ベアリング、冷却潤滑、制御アルゴリズム、EMSなど。

ビュイドンの強み：

熱管理の面では：第4世代ハイブリッドシステムの開発にあたり、冷媒ベースのバッテリー セル冷却技術を実現しました。これは現在、最も効率的な冷却方法でもあります。

バッテリーについて：このハイブリッド車には、前輪駆動用に160kWモーター、後輪駆動用に200kWモーターが搭載されており、車両全体のバッテリー容量は40kWhです。また、8Cの放電レートにも対応しています。BYDはこの分野で卓越した性能を発揮しており、以前、三元リチウムイオン電池を採用していた際には、ほぼ15Cに達する高い放電レートを実現し、同時に約12Cでの安定出力でも効率的なパフォーマンスを維持できました。一方、リン酸鉄リチウムイオン電池を使用する場合は、一般的に8～10Cの放電レートが可能で、かつ安定出力が常に8C以上を保っています。

ビュイチの2種類の電池カテゴリのうち、1つはエネルギー型と呼ばれ、もう1つは高出力型と呼ばれます。エネルギー型電池は高いエネルギー密度を備えているのに対し、高出力型電池は格段に高い放電レートを誇ります。これらの2種類の電池はそれぞれ異なる化学組成を持ち、特に注目すべき点は、高出力型電池の生産コストが通常より高いことです。

BYDの仰望は、リン酸鉄リチウムを採用する可能性が非常に高く、一方でマンガン鉄リチウム電池はコストが大幅に上昇するため、採用される可能性は低いと考えられます。

アプリケーションシナリオ：

BYDの解決策では、この製品を実現するためには、車両価格が少なくとも50万元に達する必要がある。一方、テスラやフォルクスワーゲンの一部の提案では、初期段階で前輪駆動と集中型パワートレインを採用し、その後段階的にホイールエンド駆動へ移行する計画だ。これにより、価格帯が約30万元程度のモデルが現実のものになるかもしれない。

仰望シリーズ車種：

内部コードは1234：そのうち、1はすでに発売されている堅牢なオフロード車を表し、2と3は2ドアクーペ、そして4は都市型SUVです。

パラメーター：この車両は航続距離1000キロを備え、0から62マイル/時（0から100km/h）までの加速が約2.9秒で可能であり、最高速度は260km/hを超えている必要があります。

バイドゥイには、高く評価されている2種類の特許レイアウトが社内にあります。1つはU字型レイアウトで、もう1つは台形型レイアウトです。

1. R1の最大の特長は、台形型レイアウトを採用している点です。2つのトランスミッションが中央に配置され、さらに2つのモーターがトランスミッションのすぐ隣に配置される——この配置はまるで梯子のよう。電子制御ユニットは、モーターや減速ギアの上部に取り付けられており、そのため全体的にやや高さが出ています。しかし、この設計には減速ギアから直接伸びる半軸が含まれているため、結果として装置全体の高さが大幅に増加することになります。とはいえ、中心軸の左右に伸びる2本の半軸は特に長く設計されています。このようなレイアウトは、特にオフロード車両に最適です。なぜなら、こうした車両には一般的に独立懸架システムが搭載されておらず、代わりにより頑丈でストローク量の大きなサスペンション設計が採用されているため、台形型レイアウトこそがまさにその用途に理想的だからです。

2. R2-R3ユニットはU字型配置を採用しています。中央に2つのモーターを配置し、残りの2つは対面する形で両側に並べられています。左右のモーターは一直線に整列しています。また、各モーターの両側にはそれぞれ減速機が取り付けられており、電子制御ユニットは巧みにU字型の空間に組み込まれています——これにより、ユニット上部に新たに配置する必要がなくなり、結果として本体全体の高さを効果的に低く抑えることができます。ただし、この配置によってハーフシャフトの長さが短くなるという課題も生じます。このコンパクトな設計は、全体的な設置面積を削減するだけでなく、車両が旋回する際のホイールの操舵や垂直方向の動きの複雑さも軽減します。さらに、シリコンカーバイド技術による高速性能と相まって、出力密度を大幅に向上させつつ、システムデザインにも見事に溶け込むことが可能となっています。

現在、これら2つのプロジェクトは同時に進められており、進捗状況もほぼ同じです。