電動自転車の仕組み（2025年）

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電動自転車。普通の自転車にモーターが付いているんです！このパーソナルモビリティには可動部品がたくさんあるので、購入を迷うほどです。たとえ電動自転車が何なのか、ディーラーで買った電動バイクに乗っているわけではないと分かっていても、技術はほぼ毎日のように変化しています。

スペシャライズドのe-マウンテンバイク製品マネージャー、ジョー・バックリー氏によると、過去10年間でバッテリー容量は約50%増加しました。バッテリーの驚異的なパワーに加え、モーターも強力になっています。「モーターパワーは現在大きな話題となっており、多くのライダーが購入を検討する上で最も重要な要素の一つと考えています」とバックリー氏は言います。

エキサイティングな開発が目前に迫っていますが、eバイクがどんなに進化しても、一つだけ揺るぎないルールがあります。それは、優れたカスタマーサポートを提供するメーカーのバイクを購入することです。「バイクはいつかはメンテナンスが必要になります」とバックリー氏は言います。「ブランドからのサポートが不足すると、ライダーはより多くの費用を負担し、バイクに乗る時間が減ることになります。」

電動自転車の動力システムは、バッテリー、センサー、モーター、ディスプレイ、リモコンの5つの主要パーツで構成されています。詳しくは、「電動自転車の購入方法」または「電動自転車のレンタル方法」のガイドをご覧ください。

バッテリーがバイクを動かす
センサーが動作を調整する
モーターがタイヤを動かす
ディスプレイに何が起こっているかが表示されます
アプリで自転車に接続
よくある質問

バッテリーがバイクを動かす

バッテリーは電動自転車のいわばガソリンのような存在で、モーターだけでなくライトなどの補助部品にも電力を供給します。ほとんどの電動自転車は充電式のリチウムイオン（Li-ion）バッテリーを使用しています。優れたリチウムイオンバッテリーは、長寿命、軽量、高いエネルギー密度を特徴としています。一方、品質の低いバッテリーは品質が悪く、テストも行われておらず、発火の危険性もあります。電動自転車を購入する前に、米国消費者製品安全委員会のページで最近の安全リコールやバッテリーのベストプラクティスを確認してください。

リチウムイオンバッテリーの仕組みに関する詳細な説明については、米国エネルギー省のウェブサイトをご覧ください。電動自転車用リチウムイオンバッテリーに関する重要なポイントは、エネルギー密度と出力密度の両方で測定されることです。エネルギー密度、つまりバッテリーが蓄えられるエネルギー量は、ワット時/キログラム（Wh/kg）で表されます。

電力密度は、バッテリーが生成できる電力量であり、ワット/キログラム（W/kg）で測定されます。両者の違いを視覚的に理解する良い方法は、プールの水を抜くという例えを使うことです。エネルギー密度はプールの大きさに相当し、電力密度はプールの水を抜く速さを表します。

バッテリーに関してよく使われる用語として、他に2つ「ボルト」と「アンペア」（または「アンペア」）があります。ボルトはバッテリーが発生できる電気力または圧力の大きさ、あるいはバッテリーが出力する電流の速度を表します。アンペアはシステムを通過する電子の量、あるいはバッテリーの出力の強さを表す単位です。

電力密度、電圧、電流はすべて重要ですが、最も注目すべきはWh/kgの測定値です。これは、eBikeの1回の充電での走行距離を示す信頼できる指標だからです。Wh/kgの範囲は約300～1,000で、対応する走行距離は約15マイル（約24km）～100マイル（約160km）以上です。ただし、これらの概算値を絶対視してはいけません。eBikeの走行距離は、地形、気温、ライダーの体重、アシストレベル、バイクのメンテナンス状態、タイヤの空気圧など、複数の要因によって異なります。

センサーが動作を調整する

バッテリーが電動自転車の心臓部だとすれば、センサーはモーターの反射動作を調整する脊髄の神経組織です。センサーの構成はメーカーによって異なりますが、一般的に以下の3つのカテゴリーに分類されます。

速度センサー:速度センサーは自転車の速度を測定し、モーターと通信して、法的に許可された最大アシスト速度 (クラス I または II では時速 20 マイル、クラス III の電動自転車では時速 28 マイル) に達するとモーターを停止します。
ケイデンスセンサー：ペダリングを開始すると、ケイデンスセンサーがモーターに信号を送り、わずかな遅延を経てモーターが作動します。ライダーがペダリングを止めると、モーターも停止します。シンプルでコスト効率の高いケイデンスセンサーは、ライダーの力に関わらず、一定のパワーを提供します。最高速度は、バイクのパワーレベルによって制御されます。ほとんどのeバイクには、エコ、トレイル、ターボモードまで、少なくとも3段階のパワーレベルがあります。これらのパワーレベルは、リモコン（通常はアプリ形式）で微調整でき、さらにカスタマイズできます。
トルクセンサー：トルクセンサーは、ペダルの動きと、ライダーがペダルを踏む力の大きさを測定します。サイクリストの力に瞬時に反応し、遅延なく反応するため、最も自然な乗り心地を実現します。

モーターがタイヤを動かす

バッテリーが心臓、センサーが頭脳だとすれば、モーターはeバイクの筋肉です。eバイクにはハブベースとミッドドライブ（クランクベースとも呼ばれる）の2種類のモーターがあります。それぞれに長所と短所があります。

クランク式モーターは自転車のフレームに一体化されているため、設計コストは高くなります。しかし、アナログ自転車のように自然な乗り心地も魅力です。後輪に組み込むハブ式モーターは、モーター周りのフレーム設計が不要なため、一般的に安価です。また、丘陵地帯ではパワー不足になりやすく、摩耗が早いという欠点もあります。その反面、交換も容易です。

モーターの出力はワット数で表されます。ほとんどの電動自転車用モーターは250ワットから900ワットの範囲で、後者は一般的に1回の走行で数千フィートの登坂をこなす電動マウンテンバイク向けです。もう一つ重要な指標はモーターのトルクです。トルクが大きいほど、モーターから得られるパワーと応答性が向上します。例えば、最もパワフルな電動マウンテンバイクは100ニュートンメートルを超えるトルクを備えています。

ディスプレイに何が起こっているかが表示されます

ディスプレイはeバイクの頭脳であり、速度、距離、バッテリー残量、走行時間、さらにはGPSナビゲーションまで追跡・表示します。より高度なサイクルコンピューターは、高度、ケイデンス、パワー、心拍数まで追跡します。

この小さなスクリーンはコックピット内に設置されており、多くの場合、左ブレーキシフターの周りかトップチューブにあります。電動自転車には、シフターとギアの横にボタンが付いており、アシストの調整やライトと連動した方向指示器の操作など、自転車を操作できます。

アプリで自転車に接続

ほとんどの電動自転車には、AndroidまたはiPhoneにダウンロード可能な対応アプリがあり、走行性能の調整や微調整、ディスプレイのカスタマイズ、歩行アシストの制御、自転車の追跡、さらには遠隔ロックまで行えます。ペダルを回す以外はほぼすべての操作が可能です。また、スマートフォンを自転車に取り付けてディスプレイとして使用することもできます。

よくある質問

電動自転車とは何ですか？

電動自転車には2輪または3輪があり、750ワット未満のモーターが搭載されています。

「電動バイクは消費者に電動自転車と偽って宣伝されることがよくありますが、実際にはスロットルを操作すれば時速20マイル（約32km/h）以上で走行したり、連邦規制で定められた750ワットの制限を超えたりします」と、People for Bikesの政府関係担当副社長、アッシュ・ラベル氏は述べています。「私たちはここ数年、この問題に取り組んできました。人々が電動自転車とは何か、そうでないものは何かをより深く理解し始めていることを大変嬉しく思います。」

電動自転車に乗るには何歳以上である必要がありますか?

多くの州では、電動自転車に乗るには16歳以上である必要がありますが、各州の法律はこちらでご確認いただけます。一般的に、16歳未満の方には電動自転車の使用をお勧めしません。

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