EVになると車両重量が重くなる理由 バッテリーは、なぜ重いのか。 ひと言で答えるのはなかなか難しいが、たとえば、補器用バッテリーとして知られる鉛酸バッテリーの電極に使われる鉛は、元素の周期表で82番目であり、26番目の元素である鉄と比べ3.7倍以上重い（周期表上で数字が小さいほうが質量が軽い）。 鉄も鉛も鉱石といって、自然界でつくられた鉱物のうち、人間に役立つ物質だ。 電気自動車（EV）などで使われるリチウムイオンバッテリーの電極に使われる材料で、コバルト、ニッケル、マンガンなどはいずれも鉱石で、周期表ではコバルトが27番目、ニッケルが28番目、マンガンは25番目の元素だ。 三元系と呼ばれる主力のリチウムイオンバッテリーは、この3つの元素を配分して電極をつくっているので、当然それなりの重さになる。 ちなみに鉄は26番目で、アルミニウムは13番目の元素なので、一般に、アルミニウムが軽いといわれるのはそのためだ。鉄は重金属といわれ、鉄以上の重さの金属を重金属としている。アルミニウムは軽金属と区分けされる。 では、コバルトやニッケルより元素番号が小さく、軽いはずの鉄を使ったリン酸鉄のリチウムイオンバッテリーがなぜ重いのかといえば、電極の結晶構造の違いによる。 コバルトやニッケルは、金属としての結晶構造の間に、サンドイッチのようにリチウムイオンを含むため、より多くのリチウムイオンをもつことができる。 一方のリン酸鉄は、電極の結晶構造の隙間に、柱のように結晶を支える構造があり、そこはリチウムイオンが入り込めないので、電極内にもてるリチウムイオンの量が少なくなる。それは、一充電走行距離が短くなることを意味している。 しかしそれでは商品性で、三元系に劣る。そこで、車載量を増やして容量を確保しているため、結果的に重くなる。

EV は「四輪独立駆動」が可能!? 化石燃料（ガソリン、軽油など石油燃料）を使う内燃機関車に対して、電気モーターを動力とするEVの優れている点はなにか？　最大の違いは、燃料を燃焼しないことからEVは燃焼ガスを排出しない、簡単にいえば、排気ガスを出さないことが特徴として捉えられている。つまり、排出ガスがゼロだから大気に対して無公害、ということである。二酸化炭素も窒素酸化物も炭化水素も排出しない。だから、世界的な趨勢として、今後新たな内燃機関車は生産・販売をせず、その代わりにEVを普及させようという流れになったワケだ。 ところで、内燃機関車に対してEVの優れる点は、無公害車両ということだけなのだろうか。電気モーターを動力源とするEVの基本構造を考えてみると、自ずとその利点、特長が見えてくる。内燃機関（エンジン）は、小型・軽量といってもそれなりのサイズ、重量になってしまうが、それに対するEVの電気モーターは、かなり軽量コンパクトな仕様となっている。自動車の車体に搭載して使う動力源としての電気モーターは、スペースも含めた搭載性で相当に自由度が高くなる。 何をいいたいのかというと、内燃機関車の場合は、必然的にエンジンはひとつになってしまうが（例外的に競技車両でツインエンジンという形態も存在したが）、軽量コンパクトな電気モーターは、ひとつの車体に複数個を搭載することが可能、ということだ。極論すれば、自動車の標準的な形態を4輪車とした場合、4輪それぞれに専用の駆動モーターを装備することもできる、ということだ。 それはつまり4輪駆動？　それなら現在の内燃機関車で数多く実用化されているではないか、となるのだが、4輪それぞれに駆動用の電気モーターを備えるということは、別の言葉で表現すれば「四輪独立駆動」ということである。それぞれのタイヤに伝える駆動力を、それぞれ独立して発生することができる、という点が大きな特長となる。

トランスアクスル全体の設計思想が重要 新型EVが登場すると、ユーザーやメディアが注目するのは航続距離や価格だ。 基本的に、航続距離は搭載する電池容量に比例するため、電池容量や電池の種類などについて各種メディアが記事化をすることが少なくない。 一方で、モーターの技術については、最大出力と最大トルクを気にするユーザーもいるが、メーカー側がモーター技術を深堀りすることは少ない。その理由としては、モーター自体は電気関連企業が開発・製造する場合が多いからという解釈もあるだろう。 むろん、自動車メーカー側にもモーターの設計部門があるが、製造を含めてどこまで内製化されているのかなど、詳細については外部に情報がなかなか出てこない。 これは、ハイブリッド車でも同じだ。 たとえば、スバルが「クロストレック」と「フォレスター」に採用する「ストロングハイブリッド」で搭載するモーターとジェネレーターを、「トヨタを介して導入したもの」とスバルは説明するが、モーターの詳細については触れない。 それよりも、モーター、ジェネレーター、インバーター、そして減速機などを融合した「トランスアクスル」の存在を強調するのだ。ストロングハイブリッドにおける技術進化は、モーターなど単品の性能ではなくトランスアクスル全体の設計思想が重要だという。 こうしたトランスアクスル重視の考え方は、国内メーカーでは長年にわたりEV市場を牽引してきた日産も同じだ。 日産では近年、「X-in-1」という設計概念を次世代電動パワートレインに対して用いている。「X-in-1」はEVのみならず、シリーズハイブリッドであるe-POWERでも適合する。 日産によれば、「X-in-1」によってEVとe-POWERでモーターやインバーターなどの主要部品を共有することが可能で、量産効果によって電動車の部品コストと生産コストの削減につながるとしている。 具体的には、EV用「X-in-1」では、モーター、インバーター、減速機の3つをモジュール化。また、e-POWER用「X-in-1」は、モーター、インバーター、減速機、発電用の発電機と増速機のあわせて5つをモジュール化している。 一方、モーターの進化については、あまり機会は多くないものの、日産は定常的に技術的な説明を行っている。 たとえば、昨年夏に横浜工場で実施された全固体電池の製造スペース公開の際も、モーター内部の部品を新規設定することでコストが高い金属の使用量を減らす工夫などについて説明を受けた。 今後、EVが本格普及期となると予想される2030年代に入ると、EV性能の差別化要因として改めてモーターに注目が集まるのかもしれない。

もっとも多いのは「永久磁石型同期モーター」 エンジンに2サイクルガソリン、4サイクルガソリン、ディーゼル、ロータリー（ヴァンケル）……とさまざまな種類があるように、じつは駆動用モーターも複数のタイプが存在、実際に市販車に搭載されている。諸元表ではモーターではなく「電動機」と表記されているが、ここではモーター表記で進めていこう。 基本的な分類としてはAC（交流）モーターが大多数で、いわゆる四輪のEVでは三相交流が主流となっている。構造の違いにより同期モーターと誘導モーターが二大派閥状態で、同期モーターは永久磁石型と巻線界磁型に分類することができる。 それぞれのモーターには、どのような特徴があるのだろうか。 もっとも多数派となっているのが「永久磁石型同期モーター（PM：Permanent Magnet Synchronous Motor）」だ。 その構造は、いわゆるモーターと聞いて思い出すものに近い。回転する部分（ローター）に永久磁石を置き、そのまわりを囲む部分（ステーター）に交流電流を流すことで生まれる反作用を利用して、ローターを回転させるという仕組みになっている。 日産アリアなど採用例の少ない「巻線界磁型同期モーター（EESM：Electrically Excited Synchronous Motor）」は、上記PMモーターの永久磁石を電磁石に置き換えたものと捉えると理解しやすい。 特性上のメリットは、高回転・高出力時の効率にある。また、永久磁石を使わないということは、資源リスクの面からもメリットといえる。 高性能な永久磁石にレアアースが欠かせないことはいうまでないだろう。レアアースについては、採掘環境が非常に劣悪ということが社会問題になることもあるし、その調達にカントリーリスクが存在する面もある。永久磁石を使わないことは時代の要請ともいえる。