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日経Automotive 2017年4月号

電動化時代の変速機Part1 EV化が促す技術革新

問われる存在意義

  • 中島 募
  • 2017/03/10 00:01
  • 1/2ページ

出典:日経Automotive、2017年4月号、pp.34-35(記事は執筆時の情報に基づいており、現在では異なる場合があります)

パワートレーンの電動化により、変速機を取り巻く環境が激変している。駆動力の主体がエンジンからモーターになることで、変速機の役割が減ってきているのだ。最大の脅威はEV。モーターが無段に変速することで、変速機の存在意義が問われる。エンジンを搭載するハイブリッド車といえども例外ではない。その波は確実に押し寄せている。

 クルマの中核部品として進化してきた変速機が、パワートレーンのさらなる電動化によってその存在意義が問われる局面に差し掛かっている(図1)。電動化の到達点ともいえる電気自動車(EV)では、基本的に変速機が必要ないからだ。

図1 変速機の位置付けが変わる可能性
エンジン車やHEVとともに進化してきた変速構だが、EVの台頭によりパワートレーンにおける位置付けが変わる可能性がある。
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 実際、日産自動車のEV「リーフ」にはエンジン車のような変速機はなく、代わりに減速機を使ってモーターの駆動力を増幅する(図2)。

図2 日産自動車のEV「リーフ」のパワートレーン
エンジン車のような変速機はなく、その代わりに減速比が一つに固定された減速機を備える。
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 エンジンは特定の回転速度のときに発揮されるトルクが最大に達し、それ以外のときはトルクが急激に落ちる。しかし、クルマは低速時の発進や加速のときに大きな駆動力を必要とし、一定の速度に達すると小さな駆動力でも速度を落とさずに走行できる。

 クルマに求められるこのような駆動力特性を実現するため、エンジン車は変速機が必要となる。エンジンのトルクが出る回転域を保ちつつ、変速機で減速比を変化させることでさまざまな走行条件に対応する。

 これに対してモーターは、停止状態から一定の回転速度までは最大トルクを保ち、その速度以上になるとトルクが落ちる。モーターのこうした回転速度-トルク特性はクルマに求められる駆動力特性に近いことから、EVはモーターに固定段の減速機を付けるだけでさまざまな走行条件に対応した走りができる(図3)。部品メーカーによるモーターと減速機を一体化したモジュールの供給も始まっている。例えば米BorgWarner社は、中国のEVメーカー向けに2017年末にも量産を開始する予定だ(図4)。

図3 EVは基本的に変速機が不要
モーターの特性上、EVは従来のような変速機がなくても走行できる。
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図4 BorgWarner社のモーターと減速機を一体化したモジュール
中国メーカー向けに2007年末に量産開始を予定している。
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 変速機を使わない流れは、ハイブリッド車(HEV)にも広がっている。例えば、日産のシリーズHEV「ノート e-Power」もその一つ。同車はエンジンを発電のみに使用し、モーターの駆動力で走行する。このためリーフと同様に変速機は備えておらず、固定段の減速機でモーター回転を減速して走行に必要な駆動力を得る(図5)。

図5 変速機を搭載しないHEVも
日産のHEV「ノート e-Power」のパワートレーン。モーターの駆動力だけで走行することから、従来のような変速機を備えていない。
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