科学・技術
日産の第3世代e-POWERパワートレイン
Nissan's third generation e-POWER powertrain (nissan-global.com)
要約
日産の第3世代e-POWERは、EVのような走行体験を提供する独自の電動ハイブリッドパワートレインです。この新世代システムは、e-POWER専用に設計されたエンジンと、モーター、減速機、インバーター、増速機、発電機を統合した「5-in-1」モジュラーアプローチを採用しています。これにより、燃費と静粛性が大幅に向上し、より効率的な電動パワートレインの開発が推進されています。
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第3世代 e-POWER
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第3世代 e-POWER
2026年9月現在
e-POWERは、電気モーターとガソリンエンジンを統合した日産独自の電動ハイブリッドパワートレインです。システムは高出力モーターによって100%駆動されるため、ドライバーはEVのような体験を、バッテリーのエネルギー生成のためのオンボードガソリンエンジンの安心感とともに楽しむことができます。
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e-POWERの歴史
進化のポイント
第3世代e-POWERシステムは、e-POWERアプリケーション専用に設計された専用エンジンを組み合わせています。専用エンジンのゼロからのアプローチにより、エンジンの発電は前世代からさらに最適化され、走行条件やパワーバンドに依存しない起動タイミングが含まれます。
第3世代の新しいモジュラーアプローチ「5-in-1」は、5つの主要コンポーネントを統合してパフォーマンスを向上させ、燃費と静粛性を大幅に改善します。
第2世代e-POWER(キャシュカイ)との比較
5-in-1電動ユニット
5-in-1モジュラーアプローチは、モーター、減速機、インバーター、増速機、発電機のパッケージングを最適化します。このアプローチは、電流を増やして出力を高めることで高い効率を達成し、エネルギー損失を軽減します。
加速とエネルギー効率の向上にはより高い出力が必要であり、これは電気の流れを増やすことによって達成されます。これにより、エネルギー損失を減らすことで効率も向上します。
5-in-1システムは、隙間を最小限に抑えて配置できるフラットワイヤーコイルを使用しており、モーターを流れる電流を増やすことができます。
インバーターは最新世代のパワーモジュールと両面冷却構造を備えており、効率的に熱を放散し、特に高速走行時の効率を向上させます。
さらに、一部のモデルではインバーターにシリコンカーバイド(SiC)パワー半導体を使用しており、従来のシリコン半導体と比較して電力損失を低減します。これにより、生成された電力のより多くを車両の駆動に使用できるため、生成する必要のある電力の量が減り、燃費の向上に役立ちます。
モーターフラットワイヤー
インバーター両面冷却
統合による剛性向上は、車体共振点の干渉を回避し、システムの静粛性をさらに高めました。これにより、高精度な組み立てが可能になり、モーターやギアなどの回転軸の振れ公差が減少し、振動が抑制されました。
3-in-1 EVパワートレインとそのコンポーネントを共有することで、部品点数と生産投資の削減に貢献するだけでなく、EVとe-POWERの両方の技術と専門知識を活用して、さらに最適化された電動パワートレインの開発を効率的に推進します。
発電用専用エンジン
発電に特化したエンジンは2種類用意されています。発電用の専用オンボードエンジンを活用することで、日産のエンジニアは、前世代のe-POWERアプリケーションと比較して燃費を大幅に向上させる、非常に効率的なパワートレイン設計を実現しました。
これに貢献しているのは、安定した燃焼サイクルを維持できるエンジンです。
専用エンジン HR14DDe
ターボ付き専用エンジン ZR15DDTe
一般的に、エンジンの効率を向上させるには、圧縮比を上げ、EGR(排気ガス再循環)率を高めることが重要です。EGRは、排気ガスを再循環させて吸気システムに混合するものです。
通常のエンジンは、走行条件に応じて広いRPM範囲で動作するため、安定した最適な燃焼サイクルを維持することが困難です。
日産の専用エンジンは、ロングストローク設計により強力なシリンダー内フロー(タンブルフロー)を生成するため、一定速度で動作し、安定した燃焼を維持できます。これにより、高い圧縮比と高いEGR率でも燃焼が安定します。
燃費と出力をさらに向上させるために、ZR15DDTeエンジンは日産独自のSTARC*2コンセプトと大型ターボチャージャーを組み合わせて使用しています。
STARCコンセプトは、点火を改善するために燃焼室内のスパークプラグへの気流を制御することの重要性を強調する研究結果を具体化したものです。このコンセプトは、スパークプラグからの放電チャネルが安定し、効果的に燃焼をガイドし、高いEGR率でも安定した燃焼を提供するように気流を管理することを含みます。
コールドスプレー技術を使用してバルブシートをエンジンの吸気ポートに統合することにより、理想的なポート形状が実現され、強力なタンブルフローでシリンダーに空気が強制的に導かれます。
さらに、ピストンクラウンは、圧縮中にタンブルフローを維持するように精密に成形されており、強力なスパークと安定した燃焼による点火を保証します。
大型ターボチャージャーは、大量の圧縮された排気ガスと空気をシリンダーに送り込み、出力を向上させると同時に、エンジンの熱効率も改善します。
排気ガス再循環 (Exhaust Gas Recirculation)
STARC(Strong Tumble & Appropriately stretched Robust ignition Channel)は、日産が2021年に発表した燃焼コンセプトであり、印象的な熱効率を実現します。
各世代のe-POWERについて
第1世代e-POWER(e-POWERシステム)
日産の100%電気駆動ハイブリッドシステム
第2世代e-POWER
e-POWERをより幅広い車両と市場に展開
関連テクノロジー
e-POWER制御技術
高度な制御技術が、モーター駆動の特徴であるパワフルで静かな走行をサポートします。
次世代X-in-1電動パワートレイン
コアEVおよびe-POWERコンポーネントの共通化とモジュール化をさらに進め、2026年までにe-POWERのコストをICE車両と同等にすることを目指します。
e-POWERの内燃機関は50%の熱効率を達成
発電専用のエンジンであるため、エンジンの動作範囲を制限することで、効率的な定点動作を実現します。
コールドスプレーバルブシート
e-POWER専用発電エンジンの高効率をサポートする世界初のコールドスプレーバルブシート構造
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