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2019-03-14

ZF の E モビリティ:サーキットでは速く、 一般道では長く、走行が可能

  • ZF 製パワートレインでフォーミュラ E 香港で戦優勝

  • ZFは量産車向け技術の幅広いノウハウを活かし、ヴェンチュリー向けの電動パワートレインを開発
  • フォーミュラ E は、将来に向けた技術開発の場
  • モータースポーツを通して得られた経験が、量産車向けの技術開発を加速

フリードリヒスハーフェン/香港発;ZFは2016年にヴェンチュリーとテクニカル パートナーシップを結び、FIAフォーミュラE選手権(以下、FE)への参戦を始 めました。昨年12月に開幕した第5シーズンでは、モーターおよび新開発の トランスミッションとインバーターを統合した新開発の電動パワートレインを 同チームに提供しています。シーズン4終了からシーズン5開幕まで、3か月 間で完成したこのパワートレインは、ZFグループ全体のシステム開発に関 わるノウハウを結集し、これまでにない新しいアプローチで開発されたもの です。FE香港戦ではレース初勝利と今シーズン5位という好成績を残し、こ れまでの開発努力が結果に結びつきました。限られた期間での技術開発が 求められるとともに、非常に過酷な条件下で争われるモータースポーツにお いて得られた知識と経験は、ZFの量産車向け製品開発にも大きなメリットを もたらします。

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ZF の E モビリティ:サーキットでは速く、 一般道では長く、走行が可能

「ZFは、一般の自動車、バス、商用車向けの電動パワートレインを量産する だけでなく、1/100秒を争う過酷なモータースポーツの世界にも電動化技術 を提供しています」と、ZFのEモビリティ事業部責任者のヨルグ・グローテンド ーストは述べています。ZFの最先端技術を活用した最高出力250kWを発生 する最新の電動パワートレインが、モナコに拠点を置くヴェンチュリー・フォ ーミュラEチームのマシンに搭載されています。

FE香港戦でエドアルド・モルタラがヴェンチュリー・フォーミュラEチームに初 勝利をもたらしました。また、元F1ドライバー、フェリペ・マッサも5位入賞を果 たし、ヴェンチュリーとZFにとっても最高のレースとなりました。

短期間での開発作業

FE のプロジェクトマネージャー、トバイアス・ホフマンのコメント: 「モータースポーツという世界で、1/100 秒を削るための性能に焦点を当て た技術開発はとてもやりがいのある仕事です。開発プロジェクト開始からサ ーキットでのテスト走行まで 1 年半しかなかったため、パワートレインの設計

「ZFは、一般の自動車、バス、商用車向けの電動パワートレインを量産する だけでなく、1/100秒を争う過酷なモータースポーツの世界にも電動化技術 を提供しています」と、ZFのEモビリティ事業部責任者のヨルグ・グローテンド ーストは述べています。ZFの最先端技術を活用した最高出力250kWを発生 する最新の電動パワートレインが、モナコに拠点を置くヴェンチュリー・フォ ーミュラEチームのマシンに搭載されています。

FE香港戦でエドアルド・モルタラがヴェンチュリー・フォーミュラEチームに初 勝利をもたらしました。また、元F1ドライバー、フェリペ・マッサも5位入賞を果 たし、ヴェンチュリーとZFにとっても最高のレースとなりました。

短期間での開発作業

FE のプロジェクトマネージャー、トバイアス・ホフマンのコメント: 「モータースポーツという世界で、1/100 秒を削るための性能に焦点を当て た技術開発はとてもやりがいのある仕事です。開発プロジェクト開始からサ ーキットでのテスト走行まで 1 年半しかなかったため、パワートレインの設計は、わずか数か月で行いました。その後、パーツの調達、ベンチテスト、走 行テストを経てサウジアラビアで行われた開幕戦に向けた実戦用のユニット 製作が行われました」

「開発においては、短期間に多くの修正や設計変更などに対応する必要に 迫られました。また、例えば決勝レース中の一定の時間、25kW のパワーア ップが許可される『アタックモード』の導入など、開発の終盤になって重要な 変更が行われたこともありました」

当初から、効率面や軽量化、耐久性などに関する目標値は明確に定められ ています。FE では、1シーズンに全 13 戦が行われ、予選・決勝などを含める と総走行距離は 5,000 キロを越えます。この間、パワートレインコンポーネン ツの交換は 1 度しか許されず、2 度目以降の交換が行われた場合には大き なタイムペナルティが課せられます。

システムアプローチによって高効率と軽量化を実現

最高の性能と軽量化実現のため、ZF はシステム化に関するノウハウを活用 し、専用設計のインバーターとトランスミッションを組込んだ、エネルギー変 換効率の非常に高い電動パワートレインを開発しました。素材、歯車の精度 と噛み合わせ、潤滑と冷却などに関する知識と経験を最新のインバーター 技術と組み合わせることで、最適なパッケージングが可能になりました。ホフ マンによれば、「こうした『システムアプローチ』を採用せず、それぞれの部門 が個々に開発作業を行っていたら、あまり結果は出せなかったと思いま す」。

軽量合金製のトランスミッションハウジングなど、このパワートレインには軽 量金属とカーボンを多く使用し大幅な軽量化が図られています。インバータ ーにはシリコンカーバイド製チップセットが初めて採用されました。この素材 はチップセットを従来の 1/10 の薄さにすることができるため、内部抵抗の低 減が可能でバッテリーから供給されるエネルギーの使用効率向上と走行可 能距離の延長につながります。さらに、ドライサンプ方式の潤滑システムは オイル量を最適化することで攪拌抵抗が軽減し、減速ギヤにおけるエネル ギー変換効率を向上させるなど、新しい冷却と潤滑システムも軽量化と高効 率を実現しています。

量産用ユニット開発への応用

グローテンドーストは、「モータースポーツ用パワートレイン開発で得られた 多くの経験が、量産車向け製品開発にも役立ちます」と語っています。FE を通して得られた経験やデータは、新しい技術の開発に直接取り入れら れていきます。例えば、レーシングカー用に開発されたモーター内部のステ ーターの特別な巻線を巻くプロセスは、量産車向けへの応用が徐々に進ん でいくと考えられます。また、インバーターへのシリコンカーバイドの使用は、 3~4 年後をめどに計画しています。

モータースポーツ向け電動パワートレインの開発はまた、テスト環境の改善 にもメリットをもたらしました。効率の向上に焦点をあてた開発においては、 ごくわずかな違いも無視できません。100%に近いエネルギー変換効率をも つ FE のパワートレイン開発では、テストにおける測定にも高い精度が要求さ れます。この経験から得られた高精度な測定セッティングは、ZF の量産向 けプロトタイプ開発プロジェクトにおける試験環境の改善にすでに役立てら れています。

「電動小型バスやバンなど、自動車業界に新規参入する企業とのビジネス におけるシステム開発では、多くの不確定要素が存在します。これは、モー タースポーツ向けの製品開発によく似ています」と、ホフマンは時間の制約 の中で新しい方向を模索する経験が、将来の開発に役立つと述べています。 詳細な要求スペックが決められていない状況でありながら、最適なシステム アプローチを通して高効率なパワートレインの開発を成し遂げた ZF のエン ジニアの経験は、今後の技術開発において大きな力となるでしょう。

お問合せ

Frank Discher

Technology and Product Communications

+49 7541 77-960770

frank.discher@zf.com

Robert Buchmeier

Head of Technology and Product Communications

+49 7541 77-2488

robert.buchmeier@zf.com