Department of Electrical, Electronics and Information Engineering

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## イントロダクション

現代のあらゆる産業に欠かせない自動車。現在、世界には 7 億台自動車が走っていると言われています。その自動車が誕生して約 200 年。蒸気機関、ガソリン・ディーゼルと進化を遂げ、2000 年代に入るとガソリンエンジンと電気モーターのハイブリッド車、そして様々なバッテリー駆動を可能とした電気自動車が誕生しました 。
『日本初の「電気自動車」開発ドキュメント』は、その電気自動車の開発を巡る、神奈川大学での研究と完成までを追ったドキュメントです。

電気自動車モータショー (EVS22、2006年10月、横浜みなとみらい) での新1号

神奈川大学教授・新中新二近影

### 教授紹介

#### 新中新二教授

陸上自衛隊、防衛省研究所、防衛大学校、キャノン(株）、(株)日機電装システム研究所を経て、1996年より神奈川大学（教授）。Doctor of Philosophy (University of California,lrvine)、工学博士(東京工業大学)。

主要著者：
適応アルゴリズム(離散と連続、真髄へのアプローチ)、（産業図書）
永久磁石同期モータのベクトル制御技術(上巻、原理から最先端まで)、（電波新聞社）
永久磁石同期モータの制御技術(下巻、センサレス駆動制御の真髄)、（電波新聞社）
システム設計のための基礎制御工学、（コロナ社）
フーリエ級数・変換とラプラス変換、（数理工学社）

### 電気自動車ヒストリー図表

20thcentury

1873年

世界初の暖気自動車誕生

1886年

ガソリン自動車誕生

1998年

電気自動車「新1号」プロジェクトスタート

21thcentury

2001年

電気自動車第1号「新1号」完成

2001年

電気自動車「新2号」プロジェクトスタート

2004年

電気自動車「新2号」完成

2009年

国内自動車メーカーより市販向け電気自動車発表

2010年

国内自動車メーカーより電気自動車販売開始

2010年

- 海外メーカーと電気スクータの共同開発へ
- Future…

## 開発ヒストリー

### 第1章「開発」
～電気自動車を作るということ～

#### 主役挑戦の決意

20世紀の自動車の主役は、ガソリンなどの化石燃料を用いたエンジン駆動によるものであった。
しかし、21世紀の自動車の主役は、電気をエネルギー源としたモータ駆動による電気自動車となり、いずれガソリン車はクラッシックカーと呼ばれるのではないだろうか。
これが、20世紀末の我々神奈川大学が描いた未来図であった。
そこで我々は1990年代の後半、高い技術が求められるが、将来主役となるであろう先駆的電気自動車の開発に踏み切った。

完成直後の電気自動車・ST-EV新(シン)1号
(車検合格：2001年2月16日)

#### 独自先進駆動 制御技術の開発

我々が目指した電気自動車は、エンジン駆動では不可欠なトランスミッション(変速機)を必要とせず、さらに、位置速度センサのモータへの装着を必要としない電気自動車、すなわちST-EV(Sensor-Iess ＆ Transmissionless ElectricVehicle)である。
モータ能力を最大限に引き出すことができれば、種々の問題を抱える位置速度センサのモータ装置が必要であったが、われわれは、矛盾する要求を同時に満たす高度なモータ駆動制御技術を独自開発することに成功した。

テストベンチ上の電気自動車用モータ(手前)

仮搭載のモータ駆動装置(一部)バッテリー群

#### 電気自動車を作る意義・目的

21世紀の自動車・電気自動車はどうあるべきか。そのためにはどのような技術が必要とされ、どのような技術課題が隠され、課題解決にどのような困難がともなうのか、試作車の開発なくして知ることは困難であった。
しかし我々神奈川大学は、地球環境問題の切り札の一つである電気自動車の実用化に向けて、前人未踏の領域、すなわち公道走行可能なST-EV開発へ突っ走った。「質実剛健」と「積極進取」を伴に。

横浜キャンパスグランドで試験走行中のST-EV新1号

横浜みなとみらい地区で公開走行中のST-EV新1号

### 第2章「完成」
～走り出した技術の結晶～

#### 試験走行

2000年初夏、主駆動モータ(誘導モータ)に位置速度センサを必要としない、さらにはトランスミッションも必要としない電気自動車、ST-EV新1号(シンイチゴウ)の概成にこぎつけた。
しかし、期待した走行性能を発揮しうるのか、車検を合格し公道走行可能な性能を発揮しうるのか、自信の中にも不安があった。
概成後直ちに、横浜キャンパスのグランドで、試験走行を開始した。 体育の授業、部活動などの合間をぬうように、早朝、夕刻、そして週末に試験走行を繰り返した。

#### 車検への挑戦

公道走行可能な基本性能を得たのは、2000年の初冬であった。公道走行を行うには、走行性能に加えて、「車検」に合格しなければならない。ST-EV新1号の躯体は、ガソリン車を流用改造したものである。改造・変更部分すべてが、検査対象となった。 「車検」の勉強と合格に向けたST-EV新1号の再改造を実施した。
翌年1月第1回車検に挑戦するも、アウト。直ちに再々改造に着手、翌2月再挑戦。そして「納得いくEV」を意味するナンバー7919を得た。21世紀の初年2月16日のことであった。

企業の調査を待つST-EV新1号

電気自動車モータショー
(EVS22、パシフィコ横浜)のST-EV新1号

#### メディアへの出演

試験走行成功直後から、独自技術のEV開発に対するメディア出演の依頼が殺到し始めた。
読売、毎日、朝日、神奈川、東京、湘南、日刊工業、産経、日経産業、Trigger、Plant Engineer、Science ＆ Technology、機械設計・・・、いくつの新聞紙面と業界雑誌の記事になったのであろうか。
忘れがたいのは、神奈川TV、NHKでのニュース出演である。 初夏には、環境省の要請でエコカーワールド（代々木公園）に大手メーカEVと並んで展示出演し、秋には東京ビッグサイト（インターマック）に、翌2002年春には幕張メッセ（モータ技術展）に出張出演をした。

ST-EV新1号の試験走行成功を伝える記事
(神奈川新聞)

ST-EV新1号の試験走行成功を伝える記事
(朝日新聞)

ST-EV新1号の試験走行成功を伝える記事
(日刊工業新聞)

### 第3章「開発ノート」
～電気自動車はこうして作られた～

#### モータ駆動制御技術

トランスミッションを必要としない、また位置速度センサのモータへの装着を必要としない電気自動車ST-EVの開発に先だって、高度なモータ駆動制御技術（センサレスベクトル制御技術）を独自開発した。
技術開発のための供試モータとしては、数百［W］クラスから開始し、徐々に軸出力を向上し、最終的には60［kw］クラスを操れるようになった。
この上で、バッテリー電源を用いたST-EVに利用できるように低電圧化技術を開発した。すべてが独自技術である。

30(kw)誘導モータを用いた駆動試験

30(kw)誘導モータによるゼロ速度近傍での
センサレス応答

#### 主電源と補器電源

「我々はバッテリー(蓄電池)技術の専門家ではない」との認識の下、バッテリーとしては、急速な充放電が可能で、重量当たりの蓄積エネギーの大きいものが良い。
バッテリー技術の自己実力を考慮の上、EV用には最適ではないが鉛バッテリーを用意した。 12［V］の鉛バッテリー10個を直列接続し、主駆動モータ用の主電源120［V］を得た。
また、主電源に一様に負荷をかけるように、主電源をDC/DCコンバータで減圧し、諸々の補機電源とした。

DC/DCコンバータ、保護用の遮断器など

直列接続の鉛バッテリー、電源スイッチなど

#### 天の差配か、魂の叫びか？

EV開発の装置も設備もなく、さらには開発予算もない状態の中で、「前人未踏のST-EVの開発」を発想した。
このとき手元にあったものは、誘導モータの独自駆動制御技術と「建学の精神（積極進取と質実剛健）」であったであろうか。
「開発用の装置・設備がなければ、借りればよい」、「金はいずれ何とかなるであろう」と思わせるほどに、EV開発の衝動は強かった。
事は、魂の発想通りに展開し、某工場の借用契約が成立した頃、突如某企業の協力が降って来た。かくして、EV史上初のST-EVは完成した。

大学の広報雑誌を飾った新中教授

借用工場でEV開発中の新中教授

### 第4章「夢」
～これから求められる技術～

#### 電気自動車を開発して分かったこと

ガソリン車の最重要部品は、命といわれているエンジンである。
これを必要としないEVは、機構的に大変シンプルであり、部品点数も格段に小さい。
このシンプルさは、機械の素人でも、また小さなベンチャーでもEVを造れることを示唆している。
事実、機械素人の我々が先駆的な新Ⅰ号、Ⅱ号を作り上げた。
シンプルさは、EVが大いなる設計自由度を保持していることも意味している。
新Ⅰ号、Ⅱ号の開発を通じ、「バッテリーの廉価製造が可能となった際には、車の主役は多種多様なEVとなる」と確信するに至った。

産経新聞に紹介された新Ⅰ号試験走行の様子

#### 未来の電気自動車

21世紀の車について語ろう。
主役は、もちろんEVである。EVは高度な制御化、知能化に向かって進化するであろう。
概略的ではあるが、ガソリン車で可能な走行制御性能は、EVではより簡単に達成できる。
高級ガソリン車並みの走行制御性能を、EVは余りに簡単に達成することもある。
その一例が、加速性であり、静粛性であり、燃料である。 EVは、運転手の技量に応じてその性能を変えることも可能である。
将来、運転癖補償のEV、自動走行のEVが出現しても驚くことはない。

新Ⅰ号の基本技術を確立した頃の新中教授記事

#### 繰り返した失敗の数だけ、成功に近づく。

これまでの紹介は、輝かしい成功話しのように響いたかもしれない。
2000年4月発行の電気学会雑誌の新中研究紹介記事には、「添付の写真は、・・・、最初の成功データを与えてくれた愛機である。
初成功の夜、愛機を撫でつつ何度も何度も万歳を呟いた。
涙が止まらなかった。艱難辛苦の7年が既に過ぎ去っていた。」とある。
ST-EV新Ⅰ号、Ⅱ号の開発にも、幾多の困難が待っていてくれた。
諦める機会は何度もあったが、「成功万歳！！」のために、頓挫・後退を伴いながらも突進に突進を続けた。これが実相である。

イタリア某社との電気スクータの共同開発を伝える記事

## 電気自動車について

電気自動車について電気自動車は電気モーターを動力源として走る車のことで、ガソリン車等と違い地球温暖化の原因とされる二酸化炭素を排出しないので、環境に優しい自動車というイメージがあります。
その歴史は意外と古く、19世紀中盤から研究が進められていました。
しかし20世紀はガソリン自動車が世界を席巻。 ところが20世紀末になると環境に優しい電気自動車が注目され、ハイブリッドカー、バッテリー搭載型、燃料電池車、ソーラーカー等、様々な種類が研究開発・実用化されるようになりました。
今後も技術開発が進むことで、一般にも広く浸透することが望まれています。

雑誌「Trigger」2001年7月号の
トピックス欄を飾ったST-EV新1号

#### なぜ電気自動車が必要なのか

電気自動車は、その大きな特徴である「環境に優しい」点ばかり注目を集めていますが、その結果を生み出すメカニカルな部分には様々な技術が注がれており、まさに技術の結晶といえる自動車なのです。
モーター、コンバーター、バッテリー等々、新しい技術や素材が用いられ、より効率のいい走行を目指しています。電気自動車の研究開発は、地球環境に貢献するだけでなく、技術の開発にも大きく貢献しているのです。

Intermac(2001年11月、
東京ビックサイト)でのST-EV新1号

回生ブレーキ(左)と油圧ブレーキ
(中)との独立併用ブレーキシステム

電気自動車の頭脳の収容シャーシ

## 電気自動車ギャラリー