フォーミュラEで培った技術を量産車に：もうすぐ登場のカイエンEV

フォーミュラEは「開発ラボ」

発表が近づいてきたフル電気自動車のカイエンEVですが、このモデルの発表はポルシェのラインアップにただ新たなEVモデルが1台追加されるという意味だけではなく、モータースポーツ技術の一部を量産車に投入するという重要な意味も持っているようです。

ポルシェ研究開発担当取締役のMichael Steiner氏いわく、新型カイエンEVに搭載されている一部の技術は『ポルシェ 99X エレクトリック』に由来していて、効率性と性能の両面で新たな基準を打ち立てているとのこと。

その中でも特筆すべきはこの99XエレクトリックとカイエンEVがともに電動モーターの直接オイル冷却(direct oil cooling)を採用しているということと、最大600kWの回生能力を備えていることだそう。

フォーミュラEは未来の電動モビリティのための開発ラボであり、そこで得られる貴重な知見がポルシェの公道用スポーツカー開発にも役立っているわけですね。

フォーミュラEがそんな量産型のポルシェモデルたちにとっての開発ラボという場でもあったとは＾＾

フォーミュラEでは『効率こそが勝利と敗北を分ける要因』であることから、この原則はカイエンエレクトリックの設計にも反映されているそうで、効率が重視されるのは車両そのものだけではなく、レースで実証されたアジャイル(俊敏)な開発手法による開発期間の短縮、技術移転のスピード加速も。

ヴァイザッハ(Weissach)にはモータースポーツと量産開発の責任者たちが集まっていて、様々なプロジェクト間で知識の交換を促進、サーキットでテストされたことは量産車開発にインスピレーションを与え、逆に量産車がレースカーに影響を与えることもあるそうです。

その中でも充電についての部分が技術転換において最も顕著な分野とのことで、なんと99Xレースカーと電動ポルシェ市販車のソケットやプラグは完全に同じものだそうで。

基盤となっているCCS(Combined Charging System)技術は公道上だけでなくフォーミュラEでも標準仕様なので、同じCCSプラグとソケット構造で同一の充電規格を共有。

最大の効率を実現する直接冷却

そしてモータースポーツから量産車への技術移転の代表的な例が『直接オイル冷却(Direct Oil Cooling)』。

この方式では電動ドライブシステムのすべての通電部品が特別に開発された液体によって直接冷却されるそうで、これにより効率が大幅に向上、持続的かつ安定した性能を発揮できるように。

ポルシェはこの革新的な技術をプロジェクト開始当初からフォーミュラEで採用していて、その統合度は年々高まっているとのこと。

さらに2023年にはテスト車両であるGT4 e-Performanceがサーキットでこの直接オイル冷却を実際にテスト、現在この技術はついに量産段階に入りフラッグシップモデルであるカイエンEVのリアモーターに搭載されているそうです。

従来の電動モーターでは冷却液はステーターの外側にあるジャケットを通って流れるそうなのですが、直接冷却方式では冷却液はステーターの溝を介して銅導体に沿って流れるようになっているので、熱が発生したその場所から直接熱を逃がすことが出来るとのこと。

同等の効率と性能を得ようとする場合、水冷ジャケット方式のモーターでは約1.5倍大きくしなければいけないそうなのですが、この直接冷却のおかげでカイエンでは最大98％の効率を達成できる設計が可能に。

なおフォーミュラEの99Xのコンペティションバージョンではさらに高い効率値が実現されているそう。

最大600kWの極めて高い回生電力

回生システムは両方の車両において効率を大幅に高める重要な要素で、ブレーキング時に回収されたエネルギーはバッテリーへと戻され、その後再び走行/駆動に利用することが可能になります。

なのでより多くの回生が可能となれば航続距離を伸ばすことが出来、最終的にはバッテリーも小型化出来ることに。

これはスポーツカーにもレーシングカーにも共通する高性能化の鍵と言われています。

フォーミュラEでは利用可能なエネルギー量が意図的に制限されていて、99Xエレクトリックは最大38.5kWhの使用可能エネルギーをバッテリーに蓄えた状態でレースに出場となるそう。

つまりはブレーキング時に他チームより多くのエネルギーを回生することが出来ればフィニッシュラインへ向けてより多くのエネルギーを確保することが出来るということ。

とはいえ回生の課題は非常に複雑だそう。

ブレーキをかける時には出来るだけ多くのエネルギーを回収しながら素早く減速するように調整されなければいけないわけで、ブレーキの強さによって前輪のブレーキも一緒に作動したり、車両のバランスもドライバーの好みに合わせて調整することでドライバーが安心して運転することが出来て、その結果パフォーマンスも上がるそうなので、そういったところも考慮されているそうです。

公道においても、安全性にも関係する部分であることからブレーキ時には色々なソフトウェアが同時に作動しているとのこと。

このような制御の仕組みはレースカーの技術を市販車に活かす上でとても重要な分野となっているそうです。

カイエンEVでは速度・温度・バッテリーの充電状態によって最大600kWの回生出力が可能で、これは99Xエレクトリックと同じ最高値に相当。

またカイエンEVでも動的な走行中に高性能な回生機能が常に作動していて、日常の運転状況ではブレーキ操作の約97％が電気的な回生だけで完結するそうです。

つまりほとんどの場合でメカニカルなディスクブレーキを使う必要がないと。へ～。

走行状況によっては車が完全に停止するまで回生が継続、減速度が回生限界を超えた場合のみ前後の摩擦ブレーキがドライバーに気づかれないほど自然に介入するという、まさにモータースポーツから着想を得た効率と快適さが完璧に融合した制御システムとのことです。

急速充電と堅牢な急速充電プロセス

フォーミュラEには昨シーズンから『ピット・ブースト』という高速充電ピットストップが導入され、30秒間600kWの充電→99Xエレクトリックのバッテリーに約10％分のエネルギーを追加できるとのこと。

一方、カイエンEVも同じ考え方で設計されていてバッテリー残量10％から80％までの充電が16分以内で完了するようになっているそう。

カイエンEVのDC急速充電出力は最大400kWに達し、バッテリー温度が15℃以上であれば高速充電が可能。さらに充電残量が約55％に達するまでは350kW以上の出力を維持できるため、高速充電の性能は非常に安定するとのこと。

適切な急速充電ステーションを利用すればわずか10分の充電で300km以上の航続距離が追加可能に。

フォーミュラEにおいてポルシェは、市販車に直接関係する部品に重点的に投資していて、電気自動車における様々な課題解決の為の技術開発がこうしたレース活動を通じて進められているのですね。

新型カイエンEVの登場まであと少し＾＾

Source:(公式)With the expertise of the Formula E World Champion: the Cayenne Electric

Rika (911supercars.com)

I'm Rika, the author of this article. Since I got my hands on a Porsche 911, I've been completely hooked on Porsches and I can't stop loving them, so I started this blog. My favorite cars are the 911 Carrera (2/991), 911 Carrera Cabriolet & 911 Carrera T (1/992), GT3 (1/997) and 718 Cayman GT4 RS.