【新しいEV誕生の予感】日産 新開発の新型SUV用電気駆動4WDシステム搭載実験車を公開

日産は、次世代の電気自動車（EV）に搭載する、電気駆動4輪制御技術開発を目的としたテストカーを公開した。次世代の電気自動車とは、「東京モーターショー2019」に出展した「アリア・コンセプト」の市販モデルであることは間違いないだろう。

電動クロスオーバーSUV用の電気駆動システム

アリア・コンセプトは、新開発の電気自動車用プラットフォームを採用し、前後に高出力モーターを配置した電動4WDで、Cセグメント・サイズのクロスオーバーSUVとされている。登場は2020年後半頃と予想され、今回公開されたのは、その電気駆動4WDのパワートレーンを開発・熟成するためのテストカーということになる。

エクステリアのベース車両は「リーフ＋e」で、前後に2基の高出力動モーターを搭載して4WD化しており、当然ながらプロペラシャフトはなしだ。モーターはリーフ用のEM57型で、2基搭載のため合計したシステム最大出力227kW（309ps）、最大トルク680Nmを発生する。

Cセグメントのボディで、この出力、トルクは強烈といえるだろう。そのため、単なるSUV用の電気駆動4WDというだけではなく、傑出した動力性能、スポーツ性能を備えていることになる。

逆にいえば、この強力な動力性能をどれだけ高いレベルでコントロールし、意のままの走りを実現できるかが、このテストカーの開発テーマになっている。ちなみに、このテストカーは現在、先進技術開発センター（NATC)で開発が行なわれており、まもなく量産車開発チームにバトンタッチされることになる。

電動4WDの開発テーマ

まず技術の原点は、モーターによる発進時のレスポンスの良さと滑らかさの両立だ。もともと日産はモーターの出力制御は1万分の1秒という極小の時間での正確な制御を実現しており、同じモーター駆動のEVと比べても発進時のレスポンスの良さと滑らかさは格段に高いレベルにある。またこの制御を使用することで、減速から加速への切り替えといったシーンでも、振動や遅れがなく、瞬時に加速に移行することができるのもアピール・ポイントになっている。

こうした精密なモーター制御の技術を活かしながら、高出力4WDにふさわしい運動制御を実現することが新たな開発テーマになっている。言い換えれば、2個のモーターを使用することで、前後のトルク制御、コーナリング時の運動制御などエンジン車とは比較にならないほど幅広い制御が可能になる。

当然、その背景には日産が開発してきた、アテーサE-TS、オールモード4×4、HICAS、ヨーレートフィードバックHICAS、インテリジェント・トレースコントロール、インテリジェント・ライドコントロールなどの技術の蓄積があり、電動4WDではこれらの技術を総動員し、高精度で統合制御することが可能になるのだ。

制振制御

まず第1は、状況に合わせてモーターのトルクを制御することで、車体のピッチングを抑え、乗り心地を向上させることだ。実は、従来のリーフやトヨタの・プリウスでも凹凸の乗り越えになどに瞬時にトルクを微調節して車体のピッチングを抑えるライドコントロール（制振制御）が採用されている。




しかし、このテストカーは前後にモーターを搭載しているので、前後のモーターの制振制御で、より大きな効果を引き出すことができるのだ。具体的には、ブレーキング時には前向きの力が加わり、頭部は前方に振られる。しかし減速時には、前後のトルクを瞬時に制御し、ピッチングのモーメントの初期の動きを少なくするようにモーター・トルク制御することで、ピッチング・モーメントを弱め、乗員の体の前倒れのフィーリングを弱めることができるのだ。

ハンドリング性能

コーナリングでは、4輪のタイヤのグリップ力をフルに発揮できることで、低速から高速までより正確に、ドライバーの意図通りのハンドリング性能を実現することが可能になる。

まず、日常のドライビングでは、ステアリングの操舵に合わせてモーターのトルクを瞬間的に制御し、前輪の荷重を増加させることで、よりスムーズにステアリングを効かせることができる。いわゆるGベクタリング・コントロールの効果を利用している。

ドライバーのアクセルの踏みこみは一定でも、ステアリングを切るタイミングに合わせてフロント・モーターのトルクをごく短時間だけトルク・ダウンさせ、前輪に荷重を移動。タイヤの摩擦円を大きくすることで、あたかもステアリングの効きが高まる効果を生み出し、より少ない操舵で意図通りの走行ラインを走ることができるのだ。

さらに、より高速域ではコーナリングの状態に応じて前後のモーターのトルクを制御し、さらにはブレーキの4輪独立制御を行なうトルクベクタリング効果を引き出す。大雑把に言うと、前後のトルク配分を制御することで、アンダーステア傾向になる直前にリヤのトルクを増大させ、逆にオーバーステア状態になる直前にはフロントのトルクを増大させという、前後のトルクの可変配分を実現したシステムといえる。

この制御は、目標ヨーレートに合わせた前後モーターのトルク配分と、4輪独立のブレーキ介入を行なうことでドライバーが狙った走行ラインを走り続けることができるという原理だ。もちろん、こうした運動制御はエンジン車でも可能だが、モーターの場合はエンジンのトルク制御よりはるかに高速で、高精度に行なうことができるため、より運動性能の向上に貢献できる。これも電動化により、もたらされる大きなメリットだ。

またコーナリングの限界域でも、横滑り防止装置（VDC)と前後のモーターのトルク可変制御を合わせることで、よりクルマのライントレース性を高めることができる。トルク制御をオフにした時はアクセルの踏み込みに対してアンダーステアとなり、定常円から外側に膨らんでいくが、トルク制御をオンにすると円周上の走行ラインをキープすることができる。

今回はR30のウエット状態の定常円を30km/hで緩加速していくテストで、制御なしでは40km/h程度で強めのドリフトアウトのアンダーステア状態が生じるが、制御ありではドリフトアウトの姿勢にならず、より高い車速まで定常円の旋回を維持できることが体験できた。




このように2基のモーターを使用した電気駆動4WDは、単に4WDというだけではなく、エンジン車を遥かに上回る運動性能を生み出す異次元の走りを実現し、その事実を十分認識することができた。しかもモーターのパワー、トルクもスポーツカー並みのレベルにあり、これまでにはなかった、新たな電気自動車像を予感することができる。

【電気駆動4WD実験車の主要諸元】

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