TOP ＞ バックナンバー ＞ Vol.14 No.7 ＞ ハイブリッドモーターサイクルの開発
二輪車においても地球温暖化防止のためCO2フリーやカーボンニュートラルの実現が求められている。環境問題に対する解決策として、都市部に低排出ゾーンLEZ(Low Emission Zone)を設定し、環境ステッカー貼付の義務付けと環境基準をクリアできない車両の乗入れを規制する地域が計画されている等、電動化への動きが加速している。一方で二輪車ユーザーは運転する楽しさやパワーフィーリングを求める傾向も強く、電動車単独では航続距離や充電時間などの課題があるのが実情である。 そこでBEV(Battery Electric Vehicle)以外のソリューションの一つとして、モーターサイクルのハイブリッドモデルを紹介する。
高い走行性能と環境性能の両立を実現する新たな製品コンセプトを確立すべく、モーターサイクルパッケージに最適となる「電池」「モータ」「システム」などの電動化コア技術の開発を行った。モータを組み合わせることで走行性能を落とさずに排気量をダウンさせることが可能となり低エミッションを達成する。さらに、低速走行時は低回転で高トルクを発揮可能なモータの特性を生かすことで従来車以上のパワーフィーリングを達成している。
図1に示すように郊外ではエンジン・ハイブリッド走行することで従来のモーターサイクル同様の快適性を満足しつつ、市街地などにおいてはモータ走行することで静粛性・高い操縦性・エミッション低減を実現した。表1に本記事にて紹介する「Ninja 7 Hybrid/Z7 Hybridの主要諸元を示す。
図2に示すようにエンジンとモータの間にクラッチを設置することで、走行シチュエーションによりエンジン走行、モータ走行、ハイブリッド走行の切り替えを可能としている。スロットル入力や車速といった車両情報に応じてECUがOCV(Oil Control Valve)を制御している。クラッチが結合された場合はエンジンの動力が後輪まで伝達されてエンジン走行またはハイブリッド走行となり、クラッチが切断された場合はモータ走行となる。
図3に示すようなSPORT-HYBRIDモード、ECO-HYBRIDモード、EVモードをライダーが任意に切り替えられるようになっている。SPORT-HYBRIDモードでは「e-boost」を使用することでモータからの出力を最大限取り出しパワーフィーリングを楽しむことが可能となっており、ライダーの好みに応じた走行が可能となっている。一方でECO-HYBRIDモードではギヤチェンジやEV・HEVモードの切り替えを自動的に行うことで、700 cm3並みの駆動力を発揮しながら従来の250cm3モデル並みのCO2排出量である86g/kmの低エミッション性能を実現している。またEVモードではガソリンエンジンを停止させることでゼロエミッションでの走行を可能としている。
スロットル操作の入力に応じてライダー要求トルクを決定し、各コンポーネントの状態に応じてエンジンと駆動モータへのトルク指令分配量を適切に制御している。
バッテリパックの充電量が低い時には、駆動モータへ充電トルク指令(図4(※1))を行い、ライダー要求トルクに対する不足分をエンジンへのトルク指令で補うこと(図4(※2))で、スロットルの入力に応じたトルクを常に一定とすることができる。その結果、走行フィーリングを損なうことなく、バッテリ充電を行うことができるため、ライダーはバッテリ充電を気にすることなくライディングを楽しむことができる。
また、加速中のライダー要求トルクに対しエンジンへのトルク指令では不足している場合、不足分を駆動モータへトルク指令して、エンジントルクに対してモータトルクをアシストすることで加速感を損なうことなく走行を継続できる。
これらの制御によって、各シーンに応じた車両状態のコントロールや適切なドライバビリティを提供し、”Fun”、“ECO”、“快適性”を実現している。
二輪車は搭載スペースが限られており運動性能を維持するために可能な限りマスを集中化させる必要がある。そのため、駆動モータは熱的には不利な位置となるがエンジンのクランクケース上にマウントしている。この配置によりエンジンからの受熱やモータからの放熱が課題となる。図5に示すように冷却方式をエンジンとは独立したラジエータ、ポンプを備えた水冷式とすることで、エンジンからの熱影響を低減させることができる。またモータとインバータを一体化することで冷却系を共有することが可能となり、コンパクトな構造を実現している。
四輪車では一般的となりつつあるが、搭載スペースや動力性能をダイレクトに感じるという特性上実現が難しかった、ハイブリッドモーターサイクルについて紹介した。ガソリンエンジンとモータを組み合わせることで、低エミッションを実現するとともにEVとHEVを同時に体験できる等の従来の二輪車にはない魅力も提供している。二輪車におけるカーボンニュートラルへの回答の一つとしてハイブリッドモーターサイクルを紹介した。
コメントを書く