PHEVの究極技術

今や三菱自動車のフラッグシップモデルとなった『アウトランダー』のプラグインハイブリッドEV（PHEV）モデル。2013年の発売当時、自動車業界の中でも他に類を見ない「PHEV×SUV」という、新たなカテゴリーを築き上げました。
理想のクルマづくりに挑み続けた当社開発チームがどのようにしてPHEVの開発にたどり着いたのか。当社で1994年からEVの開発に携わる、EV・パワートレイン先行開発部の半田和功とともにPHEV開発を振り返る、シリーズ「PHEV開発物語」。第2回は「PHEVの究極技術」編です。

PHEVがEVと大きく違うのは、エンジンを搭載していること。バッテリーに充電している電気が不足してくれば、エンジンを起動させてバッテリーを充電します。急加速や登坂などで力強い走りが必要な場合には、バッテリーに加えてエンジンからも発電してモーターに電気を供給。さらに高速走行時はエンジンが駆動時の動力としても活躍します。また、当社のPHEVの走行には、モーターの動力のみで走行するEV走行、エンジンで発電した電力をバッテリーに蓄積し、その電力でモーターを駆動するシリーズ走行、走行時はエンジンが主体となり、モーターがエンジン駆動をサポートするパラレル走行の3モードがあります。通常走行時はほとんどの場合においてEV走行が可能で、登り坂や加速時など電力の消費量が増える場合にはシリーズ走行、連続的に走る高速走行時ではパラレル走行に、クルマが自動で切り替えてくれます。
開発時に課題となったのが、この切り替えをどのようにクルマに判断させるのか。つまりドライバーがアクセルを踏んだときに、バッテリーから供給するのか、エンジンによる発電で供給するのかを瞬時に判断しなければなりなりません。バッテリー残量に応じて適切に充電するシステムも必要です。PHEV駆動システムの開発は、自動車業界でも前例のない難題でした。
「エンジンとモーター、バッテリーをトータルに制御するコントローラーの開発が急務となりました。基本的に、できる限りエンジンをかけずに走りたいので、通常のアクセル操作であればバッテリーの電気だけで走行させます。ドライバーがアクセルを強く踏みこんだ場合は、力強く加速したいのだと判断してエンジンでも発電し、モーターを最大限に動かします。ところが、ゆっくり踏んでいたのに途中からグウッと強くアクセルを踏んだ場合、最初は電気だけで加速し、強く踏み込んでから動力のサポートでエンジンを始動するので、どうしても加速のタイミングが遅れてしまう。エンジンを駆動させるたびにドライバーが違和感を感じるようでは使い物になりません。複数の動力源をできるだけ迅速に、かつ滑らかに切り替える制御を開発するのに苦労しました」
コントローラーはドライバーのアクセル操作を基に、加減速すべきなのかを判断します。駆動技術を開発していく過程では、アクセル操作に込めるドライバーの要望に応えることにこだわりました。「前例のないチャレンジを成功させるには実証実験を重ねるしかない」と、試験走行を重ねながらドライバーのアクセルワークと速度の関係性を徹底的に解析。ドライバーの要望に的確に応えられる制御を突き詰めて、走行状況やバッテリー残量に応じた最適な走行モードを自動で選択する画期的なPHEV駆動システムを完成させました。

PHEV開発の鍵を握るのは、リチウムイオンバッテリーやモーターといった電動車ならではのパワートレイン（走行に必要な推進力を生み出すユニットで、ガソリン車ではエンジンがそれにあたる）です。他社に先駆けて『アイ・ミーブ』を販売していた三菱自動車のアドバンテージは、日常使いであればEVとして十分に走れるだけのバッテリーと、EVらしい快適な走りを実現するモーターを開発していたこと。社内には「PHEVであれば、EVのような大きなバッテリーは必要ない」という声もあった中、開発チームは「『アイ・ミーブ』で開発したバッテリー技術は絶対にPHEVでも使える。当社の強みになる」と確信していました。
「街中を走るときにもエンジンを動かしてしまうと、電動車らしい滑らかで力強い加速を楽しむことはできません。エンジンの音も聞こえてくるし、CO2も排出する。日常生活ではバッテリー（電気）だけでSUVを動かすということが、お客様にとって大きな魅力になるだろうと考えました。」
『アイ・ミーブ』に搭載したバッテリーを改良した大容量駆動用バッテリー(12.0kWh*)は、『アイ・ミーブ』よりボディの大きいSUVでも約60km*もの航続距離を実現。日常使いには十分な航続距離で、これだけの大容量バッテリーを搭載するPHEVは他にありませんでした。
「PHEVはハイブリッドに過ぎず、モーター走行は補助にすぎない。だから、バッテリーも小型でいいんだ、というのがこれまでの常識。私たちは大容量のバッテリーにこだわることで、この常識を打ち破りました。」

※2013年『アウトランダーPHEV』発売当時。JC08モード。

PHEVにはほかにも、これまで三菱自動車が培ってきた技術が多数投入されています。そのひとつが四輪の制御技術です。三菱自動車は、四輪のタイヤ性能をバランスよく最大限に発揮させることで、“意のままの操縦性”と“卓越した安定性”を実現する「AWC」（オールホイールコントロール）という開発コンセプトを大切にしてきました。その思想を具現化したのが、「S-AWC」。「走る・曲がる・止まる」といった車両運動を、ドライバーにとって違和感がないよう、継ぎ目なく連続的に統合制御することで、クルマの操縦性と安定性を飛躍的に向上させるシステムです。様々な天候や路面を想定した厳しい試験はもちろん、ダカールラリーや世界ラリー選手権などといった過酷なモータースポーツを通じて、その技術を磨き上げてきました。
「もともと軽自動車の『アイ・ミーブ』に使っていたモーターなので、SUVを動かすには駆動力が足りません。そこで前後にモーターをつけて補強することにしました。これまでの四輪駆動のようにプロペラシャフトを使って、エンジンの駆動力を四輪に分配するのではなく、前後のモーターを完全に独立させ、前後それぞれで駆動力制御を行えるようにしています。前後どちらのモーターも自由にコントロールできるだけに、路面状況に応じて前後の駆動力を適切に制御するにはノウハウが必要なんです。他社なら大きな課題になりますが、三菱自動車には四輪駆動の良さを最大限に引き出すための、『パジェロ』や『ランサーエボリューション』で培った豊富な技術がありました」
四輪駆動にすると決めた時点で、S-AWCの開発グループが合流し、三菱自動車らしい四輪制御に仕上げていきました。
「内燃機関（エンジン）は10分の1秒単位で駆動力を制御しますが、モーターなら、1万分の1秒単位での制御が可能になります。応答性のよいモーターなら精緻に、かつレスポンスよくトルク（駆動力）をコントロールできるのです。S-AWCの開発グループが目指す、まさに理想の制御を実現することができました」

走破性を追求した四輪駆動車に乗用車の快適性を融合させたSUVならではのユーティリティも、三菱自動車が『パジェロ』などの開発で培ってきた技術のひとつ。PHEVのSUVを実現するには大容量の駆動用バッテリーを適切に配置する必要がありました。荷室に設置すれば、お客様の求めるゆったりとした車内空間は実現できず、大量の荷物を積むことはできません。そこで、配置場所として選択したのは客室の床下。ただ、客室も5人乗り時のガソリン車とほぼ同等の居住性は確保しなければなりません。悪路も走行する可能性も考えると、バッテリーが擦れてしまうような底部に配置にすることもできない。最適なバランスになるようにミリ単位で調整を重ねました。さらにボディを補強し、衝突安全性や操縦安定性を高いレベルで確保。また、モーター走行は静粛性能が高い分、これまで気にならなかった音も聞こえてきます。そこで各部にきめの細かい制振・遮音・吸音対策を実施し、さらにフロントとリヤのサスペンションをチューニングすることで、バッテリーの重量増に対応するとともに、ロードノイズも低減しました。
「駆動用バッテリーを床下に搭載したことで車両の重心が下がり、操縦安定性や乗り心地は内燃機関のSUVより向上しました」
こうして、『アイ・ミーブ』で培ったEV技術、『ランサーエボリューション』で鍛えた4WD技術、『パジェロ』で築いたSUVのノウハウを結集した『アウトランダー PHEV』が完成。「自分で充電する電気自動車だからもっと遠くまでいける 新しい翼で飛ぼう」というキャッチコピーとともに市場に届けられました。三菱自動車の電動車がまた一歩、理想に近づいた瞬間となりました。