一体、神秘のハブモーターとは何なのでしょうか？実は、これは自動車の「動力、変速、制動」機能を一つのモーターに統合したシステムです——このモーターは各ホイールの縁に直接取り付けられ、個々のホイールを独立して駆動します。ビーワイディーは、各車種に4つの独立したハブモーターを搭載し、この革新的な技術を「e-4D」と名付けました。これは、4つの独立したモーターがそれぞれのホイールから動力を出力することで、まさに真の意味での360度の原地回転を実現するもので、一切のステアリング機構を用いることなく、簡単に曲がり角を曲がり切れるのです。

ハブモーターとホイールエッジモーター：

構造的には：

1. ホイールハブモーター：ホイールハブモーターは、車輪の内部に直接組み込まれ、元々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ます。この設計により、モーターを収めるためにある程度のスペースを工夫して確保していますが、同時に車輪全体の重量——いわゆる「非ばね質量」——も自然と増加することになります。また、利用可能なスペースが限られているため、このようなモーターは一般的に非常に高い出力を提供できず、ピーク出力は通常50～80キロワット程度に留まります。しかし、モーターの出力が高くなるほど非ばね質量も重くなり、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。特にコーナリング時にはその影響が顕著に現れます。

2. ホイールハブモーター：このモーターは、直接ホイールハブに組み込まれるのではなく、外部に取り付けられ、駆動軸を通じて左右の車輪へ個別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、差動ギア装置に依存せず、2つの独立したモーターが駆動軸を介して直接車輪に推進力を供給します。注目すべき点は、モーター全体が車両フレームの上部に搭載され、非ばね下質量の一部となっていることです。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、空間配置の柔軟性も格段に高まり、システムは非常に強力な出力を発揮できます。一般的に、1つの車輪だけで200～300キロワットの出力を生み出すことができ、車両全体の総合出力はさらに800～1000キロワットに達することもあります——このようなパフォーマンスはまさに驚異的と言えます！実際の用途においても、このレベルの出力は一般に約1000馬力を発揮するスーパーカーに匹敵する性能を備えています。

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います。なぜなら、こ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. ホイールハブモーター：一部の高性能車両——例えばスポーツカーに近いレベル、あるいは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、さらに優れた操縦性を実現できます。

部品の増減：

1. ホイールハブ：一種類は内蔵型の減速ギアを備えており、もう一種類は備えていません。現在、モーターから高い出力を得たい場合——特に自動車など高回転数が求められる用途では——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まったく不可能です。例えば、電動自転車でよく使われる低速モーターは通常、最大でも30～40キロワット程度にしか達しませんが、ギヤ式の設計と組み合わせれば、これらのモーターは50～80キロワットという強力な出力を容易に実現できます。

2. ホイールハブ式：一般的に、当社のモーター設計は15,000～20,000回転/分という高い回転数で動作可能であり、これにより比較的高い出力を実現します。二輪駆動車の場合、この構成には1台のモーター、電子制御ユニット、および減速機が含まれます——従来のデファレンシャルギアは完全に廃止されています。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。これに対し、四輪駆動車ではこのようなシステムを*2セット*取り付ける必要があり、これまで非対称な車輪回転数を調整するために用いられてきたデファレンシャルギアを完全に置き換えます。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ることがなくなり、その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るようになりました。

3. ESP：低下しません；トルクと回転数は引き続き監視する必要があります。

4. エアサスペンション：ホイールエンドモーターは個々のモーターで駆動する必要がないため、2本のハーフシャフトを実際には独立して動作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一段と優れたものとなり、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利点：

1. 機動性：各車輪が独立して駆動するため、優れ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し、例えばある車輪が突然地面から離れても、車両の他の部分は依然として安定した走行を維持できます。極端な条件下でも、車両の安定性と出力はほとんど影響を受けません。

2. 方向転換：モーター駆動により、各車輪は前進・後進の両方向に回転でき、速度も自由に調整可能です——これにより、車両は理論上、極めて小さな曲がり半径を実現できます。本質的には、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。たとえ高速走行中に前輪が突然パンクしたとしても、システムが車体の傾きを検知次第、各モーターの速度とトルクを即座に調整——これにより素早く車両のバランスを回復し、車両全体がスムーズに前方へ進み続け、制御を失うことはありません。

ハブモーターの欠点：

1. 価格が高く、高級車種にのみ適しています。

2. 制御はかなり難しい——前輪操舵が突然機能しなくなった場合でも、車両が進路を外れ、安全上の問題を引き起こす可能性があります。

3. 設計面では、実際には追加の部品が一つ増えたため、全体の体積が若干大きくなりました。標準的な筐体を採用したとしても、依然としてアルミニウムを使用する場合、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——さらには炭化ケイ素をさらに組み込むことで、よりコンパクトな設計を目指すと、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：

比亜迪のハイエンドモデル「仰望」には、完全に自社開発した最先端技術が搭載されています。この車両のホイールハブユニットには単一モーターが内蔵されており、約200キロワットの出力を発揮します。4基のモーターが協調して動作する場合、車両全体の総出力は800キロワット近くに達します。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、各ホイールハブユニットには前後二箇所にデフロックが装備されており、これにより2基のモーターが同期してロックされるほか、片側の車輪を独立して駆動することも可能です。また、中央ロック機能も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2セットのシステム全体のコストは軽く4万元人民元を超えます。

シリコンカーバイドパワー電子デバイスの価格は約4000～4500元で、モーターのコストは約3000～3500元です。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比亜迪が自社で供給しています。なぜなら、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のパッケージングにせよ同様です。

モーターの筐体：一部は外部から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、および崇達や双環などの模倣企業。

二次部品はほぼすべて社内製造される可能性が高く、三次部品の多くは外部から調達されます。

企業の配置：

1. ファーウェイ：当社は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、現時点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状況です。

2. ビアディ：特許戦略の初期段階である2018年以降、すでに著しい優位性を確保しています。

3. シェフラー：ビーワイディーと共同で関連研究を進めています。2019年末には、ヨーロッパで車両全体の試験および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自社開発しました。

4. テスラ：現在、Model S Plaidの3モーター仕様の開発を進めています。このうち、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。電子式デファレンシャルとステアリングシステムを連携して制御することが鍵となります——理論的には、前軸にハブモーターを搭載するとシステム全体の制御が複雑化する可能性があります。そのため、当社は後軸のみにハブモーターを搭載することを選びました。

5. フォルクスワーゲン：もう一つの純電気自動車は、後輪駆動には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。これは実際にはデュアルモーター構成を模したものです。

電気自動車のハブモーターコンポーネント製造が直面する課題：

1. 从逻辑上讲：适用范围包括D级车型——即那些价格不低、且涉及客户定义相关问题的车辆——因此，在整车层面推进通常比在零部件层面更为顺畅。

2. コンポーネント技術：高度な統合——核心となる「三電」技術を習得することが極めて重要です。

1）出力面では、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ます。これらのIGBTスイッチの動作周波数は通常約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にまで達することもあります。スイッチング周波数が高まると瞬間電圧が大幅に上昇するため、モーターの耐電圧設計に直接影響を及ぼします。

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ます——つまり、100kWhのバッテリーであれば最大500kWの出力を実現できます。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）となりますので、8Cという高倍率の放電能力を備えたバッテリーが急務です。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、主な課題は、バッテリー内部の抵抗を効果的に低減し、熱を適切に管理する方法を見出すことです。もしバッテリーの蓄電容量を200kWhまで向上させれば、必要な放電レートは4Cだけで済むようになり、エネルギー密度と放電能力の間の重要なバランスが十分に示されます。

4）その他：ベアリング、冷却潤滑、制御アルゴリズム、EMSなど。

ビーワイディーの強み：

熱管理に関しては、第4世代ハイブリッドシステムの開発にあたり、冷媒を用いた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式です。

バッテリーについて：このハイブリッド車両には、前輪駆動用の160kWモーターと後輪駆動用の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の放電レートに対応しています。ビーワイディーはこの分野で卓越した性能を発揮しています——これまで三元リチウムイオンバッテリーを採用していた際には、その放電レートがほぼ15Cに達し、約12Cの安定出力でも高い効率を維持できました。一方、リン酸鉄リチウムイオンバッテリーを使用する場合、一般的に放電レートは8～10Cに達し、安定出力は常に8C以上を保ちます。

ビーワイディーの2種類のバッテリーは、一方をエネルギー型、もう一方を出力型と呼びます。エネルギー型バッテリーは高いエネルギー密度を備えており、一方の出力型バッテリーは著しく高い放電レートを有しています。これらの2種類のバッテリーはそれぞれ異なる化学組成を持ち、特に注目すべき点は、出力型バッテリーの生産コストが一般的に高いということです。

ビーワイディーのヤンワンは、リン酸鉄リチウムを採用する可能性が非常に高い一方で、マンガン鉄リチウム電池は採用される可能性が低いです。これはコストを著しく引き上げるからです。

アプリケーションシーン：

ビーワイディーのソリューションでは、車両の販売価格が少なくとも50万元に達して初めて、この製品が実現可能になります。一方、テスラやフォルクスワーゲンの一部のプランでは、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サイド駆動へ移行していく予定です。これにより、価格帯が30万元程度のモデルも現実のものとなるかもしれません。

アンボウシリーズ車種：

内部コード名は1234です。そのうち、1はすでに発売済みの堅牢なオフロード車を表し、2と3は2ドアクーペ、4は都市型SUVを表します。

パラメーター：この車両は航続距離1000キロメートルを備え、0から62マイル/時（0から100キロメートル/時）への加速が約2.9秒で可能であり、最高速度は260キロメートル/時を超えます。

BYD社内には、高く評価されている2種類の特許配置があります。1つはU字型配置、もう1つは台形型配置です。

1. R1の主な特徴は、梯子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、その両側には2つのモーターがトランスミッションに密着して設置されています——この配置はまさに梯子に似ています。電子制御ユニットはモーターと減速ギアの上部に取り付けられており、そのため全体のコンポーネントは比較的高さがあります。しかし、この設計では減速ギアから直接延びるハーフシャフト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本のハーフシャフトは特に長く設計されています。このレイアウトはオフロード車両に特に適しており、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、より頑丈でストロークの大きいサスペンション設計が採用されるため、梯子型レイアウトはまさにこのような用途に最適なのです。

2. R2-R3コンポーネントは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つは両側に向き合って並べられています。左右のモーターは直線上に配置されています。また、2つの減速機はそれぞれモーターの両側に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、従来のようにコンポーネントの上部に配置する必要がなくなり、機器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、この配置によりハーフシャフトの長さが短くなります。このようなコンパクトな設計は、全体の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および垂直方向の動きの複雑さも低減します。さらに、シリコンカーバイド技術を活用した高速性能により、出力密度を大幅に向上させつつ、システム設計に見事に融合することが可能です。

現在、これら2つは同時に進めており、進捗状況はほぼ同じです。