月別アーカイブ: 8月 2011

電動バイクの仕組み [モーター編]

電動バイクとは?

エンジンの役割をするのがモーター

電動バイクでエンジンの役割をするのがモーターです。一般的な電動バイクに使われているモーターは直流で、理科の実験に出てきたモーターや模型に使われているモーターをイメージしてもらってもかまいません。
 
ただしこれらのモーターは回転するごとに極性を換えるためのブラシという接点が存在します。一般的な電動バイクに使われている直流モーターは、この極性変更を電気的に行うブラシレスモーターが主流になっています。
 
ブラシレスモーターは接触磨耗するブラシが無いだけ耐久性があるモーターですが、効率としてはブラシモーターの方が高く、耐久性よりも性能を重視する電動バイクレースでは、ブラシモーターが多く使われています。

モーターは低振動でスムーズ

エンジンとモーターの大きな違いは、ガソリンで動くか電気で動くかということなのですが、エンジンの場合には吸入・圧縮・爆発・排気という工程を経て回転する力を得ますが、モーターの場合にはそのまま回ります。
 
またエンジンはピストンの直線運動をクランクの回転運動に変換しているので、爆発やストロークによる振動が出ます。これに対してモーターは、完全な回転運動なので振動も無く非常にスムーズなのです。

乗り物に合った出力特性を持っている

では出力特性の違いを見てみましょう。エンジンの場合にはある程度回転が上がるまでトルクが出ません。そのためスタートする力が足りないので、減速が必要になってきます。 
カタログなどにある走行性能曲線を見ると分かりやすいのですが、各ギヤでの速度や回転のグラフがあると思います。このピークをつないでいったような出力曲線を、モーターは持っているのです。
 
スタート時から最大トルク近くが出るため力強く、あとは回転が上がっていくにしたがってトルクは低下していきます。これがモーターの場合、変速機がいらない大きな理由で、実はエンジンよりもバイクなど乗り物の動力に合った出力特性を持っているのです。

誤解されている電動バイクのパワー

「でも電動バイクって、エンジンバイクほど走らないじゃない」という人もいると思います。実はこの理由は、電動がエンジンより走らないのではなく、基準がまったく違うからなのです。
 
エンジンの場合にはボアとストロークで排気量を算出しているので、この排気量で法律的な線切りをしていますが、電動バイクの場合には、モーターの「定格出力」というもので線切りをしています。原付1種の場合は排気量50cc未満、電動の場合は定格出力600W以下と定められています。
 

 
単純に比較するならば、定格出力600Wというのは0.816psしかないのです。しかも定格出力とは一定の電圧の時の数値ですから、一番状態のいい走る前の満充電でこの数値以下ということになります。
 
これを知ってしまうと「その割には良く走るんじゃない?」と思うはずです。それがモーターの効率の良さと、乗り物に合ったトルク特性によるものなのです。

インホイールモーターは優れた形態

スクーターなどの電動バイクに使われるモーターは、多くがインホイールモーターと呼ばれる形態をしています。つまりホイール内蔵もしくは一体型のモーターです。
 
これは非常にスペース効率に優れたもので、動力を駆動するホイールで完結してしまう方法です。バッテリースペースを作るためにも、おそらくこの方法がベストと考えてもいいでしょう。
 
ですがホイールが、重くなってしまうのは事実です。しかしホイールの総重量は重くなっても、実際の回転部分はアウターと磁石だけなので、回転に対してはそう重くなりません
 
またバネ下重量は確かに重くなるため、路面の突き上げ感を感じる場合があるかもしれませんが、一般的なスクーターの場合には、エンジン・マフラー・駆動ユニットのスイングする部分もバネ下重量に含まれるため、しっかりとサスセッティングされている電動バイクでは、普通のエンジンスクーターと大差ありません。

モーターを制御するのがコントローラー

エンジンの場合にはキャブレターの開閉やFIの場合にはスロットルの開閉によって、吸気を制御することでエンジンの回転をコントロールします。電動バイクの場合には、この役割をコントローラーというユニットが行っています。
 
モーターの特性としては電流を多くするとトルクが出て、電圧を高くすると回転が上がります。コントローラーはこのモーターに掛かる電圧を制御することで、回転をコントロールしているのです。
 
電圧を調整するというとボリューム(可変抵抗)を連想するかもしれませんが、抵抗での電圧制御は余分な電圧を熱として捨ててしまうので非効率。そのため電動バイクではPWM制御という方法で、電圧をコントロールします。
 
これは簡単にいうと電圧を高速でオン・オフし、そのオン・オフの時間の差を変えることで電圧を変える方法です。これだと抵抗のように電気を捨てることがないので、非常に効率的なわけです。

 

次回は電動バイクの肝の部分でもある、バッテリーについて解説しましょう。

文/おまかせ牧田

取材協力
Yadea整備・補修

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<Yadea社とは>
2010年Yadeaは中国国内販売数163万台にて第一位を達成。名実ともに「電動バイクTopメーカー」となりました。Yadeaは近代的な大型生産工場を4拠点有し、年間生産能力は500万台に及びます。電動バイクはもとより、電動自転車・4輪車・3輪車の生産も盛んに行われています。次世代バッテリーやモーターの先行開発や環境対応商品の開発も精力的に行われています。品質管理は厳格で商品の安全性や信頼性を高めています。また、法令遵守においても極めて高い自社基準を有し、国内モデル・輸出モデルともに安心してご使用いただけます。Yadeaのモットーは「安心と安全と信頼。常にお客様にとって幸福感を得られる製品作り」なのです。 

 

<Yadea-Japanの電動バイク>
Yadea社の電動バイクは100を超えるラインナップがありますが、Yadea-Japanが扱う車両は、企画・開発から独自に携わり、最良の商品を目指しています。走行テストや製品の評価にはプロライダーの佐川健太郎氏を起用。技術顧問には、二輪業界で幅広く活躍している牧田哲朗氏を起用しYadea技術開発部と深く連携を取っています。Yadeaは日本市場はもとより、世界でナンバーワンとなるために製品開発に注力していきます。もちろん、Yadea-Japanが扱う商品には保証が付加されます。製品についてのご意見もダイレクトに本社に反映されます。部品等の補修パーツや、各種純正オプションパーツはYadea-Japanが管理致します。ご安心してお使いになれるよう、体制を整えて参ります。

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スマートに乗る”キモ”

電動バイクの特性を知ってスマートに走ろう!

電動バイクを安全に乗りこなすためには、その特性を知っておく必要がある。ガソリンバイクの感覚に慣れてしまっている私たちは、つい電動バイクも同じように考えてしまいがちだが、別の乗り物として考えたほうがよさそうだ。 

まずは出力特性。同クラスのガソリンバイクと比べてみよう。たとえば、国内では原付1種(50cc以下)とみなされる定格出力600wクラスの場合、最高出力は1psに満たない。これは50ccスクーターと比べると3分1以下である。つまり絶対的に速度が低いのである。ということは、交通の激しい幹線道路などでは流れに乗れない可能性が出てくる。1000wクラス以上であれば、それほどパワー不足を感じることはないと思うが・・・。 

ではクルマや通常のバイクと一緒に走れないのか、というとそんなことはない。最近は自転車通勤の人も増えてきたが、自転車も「軽車両」なので、本来は車道を走る乗り物である。600wクラスの電動バイクに乗る場合、まずは自転車と同じと考えてほしい。

公道での”キモ”はすべてのモビリティと変わらない

自転車なら急に加速はできないので当然、信号待ちでもクルマの前には陣取らないし、渋滞でもなければ追い越しもかけないだろう。
 
ラインだって「キープレフト」を守って、2車線あれば一番左の車線の左端に寄って走るだろう。また、登坂能力も劣るため、ちょっとした上り坂でも速度が急に落ちることがある。坂の多い場所ではこれを見越して、後続車に追い越されても安全な走行ラインを走るように心掛けたい。
 

特に危ないのが路肩に駐停車している車両を追い越すときなど。キープレフトで走行していれば当然、駐停車車両を避けるために進路を変えざるを得ないが、周囲との速度差が大きいと後続車と接触してしまう可能性が出てくる。
 
そうならないためには、「早め」「長め」のウインカーで「意志表示」をはっきり周囲に伝えることが大事だ。場合によっては手を挙げて強調してもいい。現にベテランの自転車乗りにはそうしている人が多い。 

早めの意志表示のためには、早めの状況判断が必要だ。電動バイクに限ったことではないが、ドライバー(ライダー)の運転行動は「認知・判断・操作」の3段階のプロセスからなっていることはご存じだろう。つまり、早めのウインカーを出すためには、速い段階での情報収集と正しい状況判断が必要になってくるということ。そのためには電動バイクだからといって油断せず、運転中は意識を集中して「視界を広げて遠くを見る」ことも重要だ。 

もっと大事なのは「危険予測」。たとえば、次の交差点で横から人やクルマが出てくるかもしれないとか、先の見えないブラインドコーナーの途中に何か落ちているかもしれない、などといった予測を立てながら走ることだ。つまり「疑ってかかれ」ということ。「危険予測」は習慣化が大事なので、いつもそういう思考回路で臨んでほしい。 

電動バイクのメリットである「静寂性」が逆効果になることもある。ガソリンバイクはエンジン音や排気音がけっこう遠くからも聞こえるので、歩行者はもちろんクルマにも気付かれやすい。だが、僅かなモーター音しか出さない電動バイクは混合交通の喧騒の中ではまず気付かれないと思ったほうがいい。
 
では、どうするか・・・・・・。とにかく「自分の存在をアピールする」しかない。車体も小さいので、見落とされないように明るいカラーの服装を心掛けて、夜間であれば反射材入りのウェアを着たり、車体に反射ステッカーを貼るのも効果的。自転車のようにピカピカ光る発光ライトを腕に巻くなどして、積極的に自分を目立たせるような工夫もすべきだ。
 
この際、ホーンも善意で活用していいと思う。交差点の右左折やパーキング出入口などでも相手が自分に気付いていないようなら、軽くホーンを鳴らしてみてはどうか。「ビーーーッ」ではなく、「プッ」と短音1回であれば、相手も神経を逆なでされることはないはず。相手が譲ってくれたら気持ちよく手を挙げるなどしてお礼をしよう。そうした「円滑なコミュニケーション」こそが、事故を未然に防ぐことになる。
 

航続距離の問題もある。今のところ、電動バイクのバッテリー性能ではフル充電しても40㎞~50㎞程度しか走れない。もともとが短距離コミューターとしての役割を担うべき乗り物なので、これをどうこう言っても始まらない。ガソリンバイクのようにリザーブコックもないし、給油所が近くにあるわけでもない。自分でバッテリー残量の管理をしっかり行い、「早めに充電」する習慣をつけるしかないだろう。 

ざっと思いつくところを書いてみたが、結局はガソリンでも電動でも安全に乗り続けるための基本は同じであることに気付くはず。「譲り合いの精神」や「円滑なコミュニケーション」、「危険予測」や「運転計画」など、どれもがすべてのモビリティに共通したものだ。
 
電動バイクの特性を知った上で、あとは基本を守って謙虚にスマートに走ってもらえたら幸いである。いずれはガソリンバイクを上回るパワーと航続距離、そして安全性を持った電動バイクも登場してくるだろう。それまでは、この新しい乗り物の成長を楽しみにしつつ、みんなで電動バイク文化を作っていこうではないか。

文/ケニー佐川

 

執筆者紹介
ケニー佐川 (佐川 健太郎)

Web!ke みんなのスクール」校長
モト・マニアックス」代表
ライディングアカデミー東京」校長
MOTOCOM」編集長

国産・外車を問わずミニモトからビッグバイクまで、どんなバイクでも乗りこなすモータージャーナリストとして2輪専門誌等で活躍中。
16歳でホンダ初の2スト50ccスポーツモデル、MB50の“スピードとパワー”に魅せられて以来、バイク歴30年で乗り継いだバイク30台、テストライド経験300台以上。装備や用品、カスタムパーツのテストも数多くこなしてきた。
低速系からサーキットまでライテクに造詣が深く、ライテク関連記事も多数執筆。
メーカー系イベントや各種スクール、走行会などで講師を務める。「鈴鹿4時間耐久ロードレース」や「もてぎ7時間耐久ロードレース」など、モータースポーツにも積極的に参加。MFJ公認インストラクター。米国ケビン・シュワンツ・スクール修了。
愛車はトライアンフDAYTONA675、CB1300SF、エイプ100。63年東京生まれ。

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これも電動バイク!?

不思議な乗り物「YikeBike」に試乗しました!
折りたたみ式の電動二輪車なのですが、こんなにコンパクトになるんです。
右のハンドルを握るとアクセルONで、ニーグリップでバランスを取って乗るのですが、これがなかなか難しい!

未来のコミューターの動画は、 →コチラ をご覧あれ!

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配線チューン

電動バイクは、やっぱり電化製品なので、配線の良し悪しによってパワーの出方が違うんです!オーディオに詳しい方だと「納得!」と思われるのでは?
写真の3種類の配線の太さの違い、わかりますか?

未来のカスタム電動バイクって、どんな風になっていくのか楽しみですね。

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電動バイクの仕組み [基本編]

電動バイクとは?

ガソリンエンジンより飛躍的に高いエネルギー効率

長年に渡ってバイクに使われているガソリンエンジンですが、実はあまり効率のいいものではないのです。エネルギー効率としてはわずか20%強で、あとは熱や摩擦などの損失で消えています。

では、なんでそんなに非効率なものが主流なのかというと、それはエネルギー(この場合はガソリン)の貯蔵、補給のし易さでしょう。

昔はガソリンは安価な燃料でしたし、ガソリンタンクに簡単に蓄えられるし、無くなったらガソリンスタンドで簡単に給油できるという手軽さが、大きな利点として捉えられていたからと言えるでしょう。

では電動バイクのエンジンに当たるモーターはというと、実はガソリンエンジンとは比較にならないくらいエネルギー効率が良く、70%以上という効率を誇ります。このエネルギー効率の良さが「エコノミー」を生み出し、燃料を燃やさないという点が「エコロジー」という利点を生み出しているのです。

しかしエネルギーを蓄えたり補充するという手軽さという部分では、まだまだガソリンエンジンに分があるという事実もあります。

エンジンバイクと電動バイクの違いは何なの?

動力がガソリンエンジンであってもモーターであっても、バイクに必要な「走る・曲がる・止まる」という要求性能は同じです。そのため車体やサスペンション、ブレーキ、また灯火類などの構成パーツは基本的に大差ありません。

極端に言えば、動き出すまでガソリンエンジンなのか電動なのか分からないといってもいいでしょう。ではメカニズム的な違いはというと、エンジンの役割がモーター、ガソリンを蓄えるガソリンタンクの役割がバッテリー、出力をコントロールするキャブレター(FIの場合にはスロットルボディ)の役割がコントローラーという部品に置き換わっているに過ぎません。スクーター外装の電動バイクの場合では、マフラーが無いことや後輪がインホイールモーターになっていることぐらいが、見た目の大きな差と言っていいでしょう。

ちなみにエンジンの場合には排気量に当たる部分がモーターの定格出力、ガソリンタンク容量に当たる部分がバッテリー容量と考えて下さい。モーターの定格出力が大きいほど、エンジンの場合での排気量が多かったりパワーがある。バッテリー容量が大きいほど、航続走行距離が長くなります。

電動バイクの実際のメリットって何なの?

まず前記したエネルギー効率の良さ。さらに高騰するガソリン価格に対して安価な電気価格。世界でもトップクラスの高い日本の電気ですが、それでも1キロ当たりの走行単価となると、ガソリンの数倍経済的です。

またエンジンが無いわけですから、エンジン関連のサイクルメンテナンスが必要なく、トラブルの心配もありません。

例えばエンジンオイルを交換する必要もなく、エアクリーナーやスパークプラグのメンテナンスや交換も必要ありません。インホイールモーターの場合には変速駆動系システムも無いので、変速プーリーやウエイトローラー、変速ベルト、クラッチなどの消耗パーツの交換も必要ありません。

こういったエンジン関連に当たる部分の、点検・調整・交換にかかるランニングコストがかからないのが電動バイクのメリットですが、バッテリーに掛かる費用は逆に多くなります。エンジンバイクの場合もバッテリーは消耗品なのですが、放電と充電のディープサイクルを繰り返す電動バイクの場合には、寿命が短くなるのと容量が大きいため高くなってしまうわけです。

寿命は使い方によって大きな差がでますが、2年を目安と言われていますがメンテナンス次第では、この寿命をかなり延ばすこともできます。

最初に電動バイクの構造などを軽く紹介しましたが、次はモーターやコントローラーについて説明してみることにしましょう。

文/おまかせ牧田

取材協力
Yadea整備・補修

日本総代理店正規輸入ディーラー 

「Yadea-Japan」

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<Yadea社とは>
2010年Yadeaは中国国内販売数163万台にて第一位を達成。名実ともに「電動バイクTopメーカー」となりました。Yadeaは近代的な大型生産工場を4拠点有し、年間生産能力は500万台に及びます。電動バイクはもとより、電動自転車・4輪車・3輪車の生産も盛んに行われています。次世代バッテリーやモーターの先行開発や環境対応商品の開発も精力的に行われています。品質管理は厳格で商品の安全性や信頼性を高めています。また、法令遵守においても極めて高い自社基準を有し、国内モデル・輸出モデルともに安心してご使用いただけます。Yadeaのモットーは「安心と安全と信頼。常にお客様にとって幸福感を得られる製品作り」なのです。 

 

<Yadea-Japanの電動バイク>
Yadea社の電動バイクは100を超えるラインナップがありますが、Yadea-Japanが扱う車両は、企画・開発から独自に携わり、最良の商品を目指しています。走行テストや製品の評価にはプロライダーの佐川健太郎氏を起用。技術顧問には、二輪業界で幅広く活躍している牧田哲朗氏を起用しYadea技術開発部と深く連携を取っています。Yadeaは日本市場はもとより、世界でナンバーワンとなるために製品開発に注力していきます。もちろん、Yadea-Japanが扱う商品には保証が付加されます。製品についてのご意見もダイレクトに本社に反映されます。部品等の補修パーツや、各種純正オプションパーツはYadea-Japanが管理致します。ご安心してお使いになれるよう、体制を整えて参ります。

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