トルク、総重量、勾配の関係、そして三輪車が使用しなければならない理由：クライミング能力の計算方法

1. まず正しい物理モデルを確立する

登坂能力は、根本的には「どれだけのパワーか」ではなく、「トラクションが十分か」という問題です。勾配上での一定速度では、必要なトラクションは勾配抵抗と転がり抵抗に等しくなります（低速では空気抵抗は無視できます）：

F(N) = m × g × sinθ + m × g × cosθ × f

ここで、mは車両と乗客を含む総質量（kg）、g = 9.8、θは勾配角度、fは転がり抵抗係数（硬い路面での空気入りタイヤの場合、約0.015～0.03）です。

工学的な慣習では、勾配はパーセンテージで表されます。10%の勾配は約5.71度、20%は約11.31度です。

2. 再計算可能な例

総重量250kgのレジャー三輪車が10%の勾配を登る場合：

F = 250 × 9.8 × sin(5.71°) + 250 × 9.8 × cos(5.71°) × 0.02 ≈ 244N + 48.8N ≈293N

登坂速度6 km/h（1.67 m/s）での、タイヤに必要なパワー：

P = 293N × 1.67 m/s ≈489W

モーター効率85%、コントローラー効率96%を考慮すると、バッテリー側では約600Wが必要です。これは、定格500Wのユニットが6 km/hで10%の勾配を登る際に、すでに全負荷状態、またはそれを超えていることを意味し、実際には4～5 km/hに減速します。これが、「定格800Wだが、近所の坂を登れない」というよくあるフィードバックの理由です。

3. ハブモーターが勾配で苦労する理由：トルク増幅の問題

ハブモーターは減速ギアなしで直接ホイールを駆動するため、ホイールの全トルクはモーターから供給されなければなりません：

ホイールトルク T = F × r （rはホイール半径、一般的に0.25m）

上記の例では：T = 293 × 0.25 ≈73Nm。

ほとんどのダイレクトドライブハブモーターは、定格トルクが20～40Nmの範囲であり、短時間の過負荷に頼ることでしか登ることができず、深刻な発熱、効率低下、長期寿命の低下につながります。これが、「平地では調子が良いが、傾斜地では過熱して遅くなる」という技術的な理由です。

ミッドドライブモーターまたはギアソリューションは、ギア比を通じてトルクを増幅し、同じモーターでホイールトルクの数倍を供給できますが、構造が複雑でコストが高くなります。三輪車は異なるソリューションを使用します。

4. 三輪車がディファレンシャルリアアクスルを使用する必要がある理由

三輪車の2つの後輪に独立したハブモーターを直接取り付けると、旋回時にホイールは異なる半径を移動する必要があります（外側のホイールはより長い経路をカバーします）。ディファレンシャルがない場合：

• 内側のホイールが滑るか引きずることを強制され、タイヤの摩耗が激しくなります；
• ステアリング抵抗が増加し、低速での旋回が困難になります；
• 旋回時の車体のロールが悪化し、安定性が低下します。

機械式ディファレンシャルにより、2つのホイールは異なる速度で回転しながら、モーターのトルクをそれらの間で分配できます。したがって、レジャー用三輪車や観光車両の正しいアーキテクチャは、「シングルモーター+ディファレンシャルリアアクスル」であり、「ツインハブモーター」ではありません。これは選択時に見落とされがちですが、耐久性とコーナリングの安全性に直接影響します。

5. 登坂能力に影響を与えるその他の変数

1. 総重量：乗客、荷台の積載量、キャノピー、バッテリーはすべて考慮されます。250kgと400kgでは、同じ勾配でも要求が60%異なります；
2. タイヤ：空気圧不足とトレッドの摩耗は転がり抵抗を増加させます；
3. コントローラー電流制限：電流制限が実際の供給可能トルクを決定します。定格パワーだけではそれを完全に反映しません；
4. 温度：高温になるとモーターとコントローラーの定格が低下し、登坂能力がさらに低下します；
5. バッテリー電圧プラットフォーム：低充電状態では電圧が低下するため、速度とトルクの両方が低下します。

6. 海外顧客向けの選択アドバイス

1. 「ここの坂道」だけでなく、最大勾配、勾配長、総重量を提供してください；
2. 長距離の登坂（200m超）には熱バランスの評価が必要ですが、短距離の登坂は短時間の過負荷に頼ることができます；
3. 山岳地帯や広大な敷地のプロジェクトでは、減速ギア付きのミッドドライブ、または高トルクモーター付きのディファレンシャルリアアクスルを優先してください；
4. 「パワー数値」だけを比較するのではなく、コントローラーの電流制限と定格/ピークトルクを指定してください。