日産LeafはなぜRRにしなかったのか? 車重が重いのは損

最近、シリコンバレーでも良く日産Leafを見かける。昨日2011/11/25夕方に当地のダイソーに行く途中で色の違うLeafを2台路上で見かけた。かなり増えている。

日産Leaf) http://ev.nissan.co.jp/LEAF/
Leaf Specifications) http://ev.nissan.co.jp/LEAF/PDF/leaf_specification.pdf

重たいのは損)
Leafは電池が重いらしく、コンパクトカーの大きさで車両重量が1,520kgもある。現行Prius ZVW30のグレード間のわずかな重量増で燃費が落ちる(以下にリストアップ)のをみると車重が燃費に大幅に影響するのがわかる。発進停車のエネルギーロスは回生で回収しているので(詳細は以下で参照する2011/10/19のblogに記載) おそらくタイヤの転がり摩擦の増加によるのであろう。10・15モードでは低速走行主体なので、高速走行をするとさらに重量の影響が顕著なはず。電池の進化がないと、省エネも進まない。

• Prius L - 車体重量1,310kg - 10・15モード燃費 38.0km/L
• Prius S - 車体重量1,350kg - 10・15モード燃費 35.5km/L

以下の後半に、高速や一般道で渋滞すればするほど燃費があがるPriusの回生効果について、実測データとともに提示した。 

2011年10月19日水曜日:トヨタ プリウスはBポジションにバグ?? アイドリングストップしない.... Dモードに戻したら燃費が大幅に改善

Leafの駆動系Platform)
Motor Fan illustraged vol.25 「プリクラッシュセーフティ」1,600円, 2011/10/2刊行
p.12-13にあったLeafのplatform写真を以下に引用する。

上記雑誌はとても良い。以下の中で解説した。
2011年11月27日日曜日: ミシュランのアクティブホイールとMotor Fan illustratedの勧め

以後比較するTeslaについては以下を参照願いたい。

2011年11月26日土曜日:Tesla Model S - 高級EV自動車の4ドア版

上記LeafのPlatformは、右が進行方向であり、FFである。重量物の電池が車体中心の底面にあるので、Tesla同様にコーナリングは良さそうである。ただし、駆動系をフラットに綺麗に実装する点、フレームと一体化して剛性を高めるという点ではTesla model Sのほうが勝っていそうである。サスのジオメトリはLeafはフロントがストラット、リアがトーションビームであり、4輪マルチリンクのTeslaのほうが上である。ただし、サスペンションは奥が深く、ジオメトリだけでは語れない。トーションビームのリアサスペンションには利点もある。以下に書いた。

2011年11月27日日曜日: トーションビームサスペンションの利点  

EV化でスペースに余裕がでるのだから、工夫があっても良さそうである。そもそもLi-Ion電池が高価なので、Leafは最低グレードで定価が376万円もする。サスペンション、プラットフォーム剛性に、多少余計にお金を掛けても良かったのではなかろうか。(補助金については、末尾に補足する。)

なぜRRにしなかったのだろう？)
 上記写真でフロントサスのダンパー横の大きな箱はインバータである。
その下にあるモータはかなり小型の丸い筒である。これだけ小型であれば、なぜリアに配置してRR(Rear motor, Rear drive)にしなかったのであろうか。どうせリアのトランク下にはスペースが余っている。

多くのHVやEVでは、インバータとモータの距離を短縮している。電力ロスを防ぐためであろうか。。1) インバータとモータが離れるのが嫌でRRを断念したのかもしれない。また、2) モーター冷却、送風の問題もあろう。
が、どちらも工夫の余地はあると思う。

モータ出力が割と近い現行Prius  ZVW30(モータ出力 60kW, 207NM) のインバータが鉛バッテリーサイズであるのと比べて、Leaf(モータ出力 80kW, 280NM) のインバータはかなり大きい。発電機(MG1)とモータ(MG2)の2つがあるPriusと違い、Leafはモータしか存在しないので回路は簡単になってしかるべきである。

RRには以下の利点があると思う。

1. 加速時には後輪荷重になるので、効率良くエネルギーが伝わり、大きな加速Gが実現可能
2. 後輪で加速することにより、over steer気味になりコーナリングが自然。(FFのアンダーステアは技術進化により、最近では余り聞かれないが....）
3. 前輪は操舵、後輪は駆動と専念することで機構が簡単になり信頼性が向上する。
4. 操舵と駆動をわけることで、それぞれ最適なサスペンションジオメトリが選べ、操縦性が向上する

いずれにしても、ドイツやイタリアの高級車の多くが後輪駆動であるように、RRにすれば運動性能を期待するユーザも歓迎すると思う。

Tesla Model Sを参考に、次の世代のLeafでは工夫したらどうであろうか。
またフロントに小さなインホイールモータを内蔵し、さらに加速性能と操舵性能、回生の効率化を図る手もあろう。インホイールモータも良いものがでている。以下に書いた。

2011年11月27日日曜日: ミシュランのアクティブホイールとMotor Fan illustratedの勧め

Leafの電池: 2012/6/4追記)
別のMotorfan Illustratedに、あったが、Leafの電池は、紙のように薄い、LiIonポリマー電池を積層している。NECの技術であろう。これが、小さく、搭載性が良く、軽い電池となっているように思う。値段はどうなのであろうか。。（後日追記する)

補助金もでるが..)
日本では78万円の補助金:減税措置がある。カリフォルニア等の米国の州でも減税措置がある。補助金については後日調べて別掲したい。

Leafの補助金) http://ev.nissan.co.jp/LEAF/GRADE/

上記にあるように、減税措置の値は、あくまで最大値であり、上記を計算するとLeafでは、初年度に21.8万円の減税となる。

カリフォルニア州のEV車の減税措置は最大5,000ドルの模様
:  http://wheels.blogs.nytimes.com/2010/03/19/californias-new-5000-e-v-rebates-grab-em-fast/

その他、日本のエコカー補助金情報は以下とか:  http://www.kankyo-business.jp/topix/ecocar_topix_01.html

原発問題があるので、自然エネルギーが普及しないまま、石油回帰すると、EVはあまりCO2削減につながらないという批判もある。冒頭に書いたように、重たい電池で車体重量が増えるのも損である。

Tesla Model S - 高級EV自動車の4ドア版

Teslaの4ドアセダン型EV自動車 Tesla Model SがSantana Rowというモールのショールームにあった。Santana Rowの紹介は以下

2011年11月26日土曜日: Black Fridayの高級モールの様子

Tesla Model S) メーカーの情報サイトは以下 http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/index.html

このショールームには、Tesla Model Sのボディ(Body)とドライブトレインプラットフォーム(Drive Train Platform)の2つのモデルだけが展示されていた。ステアリングもサスペンションもドライブトレイン、フレーム構造もかなり良く考えられていると思う。
他にはTeslaのT-shirtsとか、リモコンのおもちゃとか小物などを販売していた。説明員は結構いた。

値段は、$570kからとのこと。電池容量によって値段が変わる模様(以下)
値段) http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/6.html

トランクに子供席2席を追加することも可能。すると7人乗りか。子供シートといっても、4点式シートベルトである。
追加座席) http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/3.html

ショールームの側面、かなり広い

 プロトタイプ展示の外観

店員はiPadを用いて説明

 モデルSの運転席。画面は実際のLCDではなく印刷したイメージ展示。

中央にB4サイズくらいはありそうな、巨大な縦型LCDディスプレイがある。

http://money.cnn.com/galleries/2011/autos/1111/gallery.tesla_model_s_electric/4.html

に拡大写真がある。

  電池は、座席下に収納される模様。重量物である電池がここに配置されることで、低重心、車体旋回中心と重心の一致、一体フレームによる高いフレーム剛性が達成される。

エンジンがないのですっきりしたモノである。
こういう台車方式は、今後の主流であろうが、生産ラインを変えないとならないので、当面は高級車だけかもしれない。似たような台車構造として、慶應大学のエリーカが知られている。http://www.eliica.com/project/eliica/chassis.html

Batteries are located in the passenger space. By locating batteries which is the dominant mass of the car here, the model realizes low center of gravity, matching rotation center of the cornering and the center of gravity, high frame stiffness. All of these contribute excellent handing. Drive train is very simple due to no engine.

 Rear の写真。駆動系は、RR-リアモータ(Rear Motor)、リアドライブ(Rear Drive)である。
手前の筒がモータらしい。ひょっとすると向こうの筒もモータで、左右後輪独立駆動かもしれない。となれば、トラクションコントロールにより旋回性能向上も期待される。
If both cylinders are motor,  both rear wheels are independently drived by two motors. The independent   drive would be combined with sophisticated traction control by each wheel and improve cornering stability further.

サス(Suspension) はマルチリンク(Multi-Link)。リンクはアルミダイキャストの模様。スチールのプレスではなく、コストを掛けている。

伸びきっているのもあろうがダンパー（Damper: ショックアブソーバ）が非常に大きい。

Suspensions are in Multi-link geometry, Lins seem to be made of aluminum die-cast and seems to pay cost for performance. Damper is large even considering that it is fully extended without load.

テスラのモータ(Motor)のカットモデル(Cut Model)
大きさは、上記車体写真で想像がつく

以下、サスペンションに関して紹介する。サスペンションの仕組みに関しては、以下に解説したので、詳しくは以下をご覧頂きたい。

2011年12月4日日曜日:サスペンションの奥の深さ - ジオメトリについて

 フロント(Front)はハイマウント型のダブルウィッシュボーン(High Mounted Double Wish Bone Suspension)。

実存転舵軸であり、実際の転舵軸(Steer axis)とタイヤ(Tire)の接地中心(理想の操舵軸)のずれ(Hub level  offset) が小さいので、操舵に必要な力が軽減されると同時に、転舵軸が操舵に専念できるため正確な操舵が可能になると思われる。
フロントのサスはローアアーム(Lower Arm)が2本のリンクなので、厳密にはマルチリンクと呼ぶのだろう。

Tire actual steer axis (king pin center) and ideal steering axis are very close. In another word, hub level offset is small. It is realized by additional pivot in upper arms and lower arms. This enables acculate handling.

Front suspension is High mounted multi-link. The lower arms are consists of two links.

リア(Rear)の駆動系。かなりコンパクトである。こちらはマルチリンクである。ローアーアームが非常に大きい。通常大きな体積を占めるインバータが存在しない。外してあるのか電池ボックス内に設定するのか。通常はモータの直近に置くので、外してあるのかも知れない。
左側にサス(Suspension)の2つの上部リンク(Two upper linkes) が見える。

ノンスリップデフは入っていないようであり、片方の車輪を回すと片方だけが回る。

ディスクブレーキは前後輪ともベンチレーテッドディスクで、ブレーキロータ(Brake Disk) の直径は、かなり大きい。

The drive train in the rear is very compact. No inverter is seen. Inverter is normally located close to motor and is very large. It might be not installed in the model.
We can rotate the tire very lightly. The rotation of one side of rear tire does not propagate to the other side, which tells that non-slip differential is not installed.
All four brakes are ventilated disk brake whose brake disk is very large.

 後輪。ブレーキロータ(ないしはBrake Disk) は露出しておらず、外側に保護パネル(panel) がある模様。奥側を見るとブレーキロータは普通のサイズにも見える。デモプロトタイプなので、実車とは異なるのかもしれない。
保護パネルでロータやブレーキパッドのキャリパーが見えない。保護パネルがあると放熱が悪くなりそうであるし、ゴミを挟みこむ危険も増える。通常は、ロータは露出させる。なぜこういう構造なのだろうか。

最近のタイヤは扁平率が高く。かなり肉が薄い

日産リーフはこれに比べるとかなり見劣りがする）

2011年11月27日日曜日:日産LeafはなぜRRにしなかったのか? 車重が重いのは損

に書いた。安いからしょうが無いか。。