次世代のコミューターバイクを牽引する電動パワートレイン「E-Axle」|日立Astemo【EICMA2022】

「E-Axle」をスケルトンバイクに搭載した例。写真はE-Axle、インバーター、EMUの3点を組み合わせたところ。
「KEIHIN」「SHOWA」「NISSIN」の各製品ブランドを展開(2020年に経営統合)する、四輪車と二輪車の新技術・先進技術カンパニー「日立Astemo」。日立Astemoは2022年11月8日~11月13日にイタリア・ミラノで開催される世界最大のモーターサイクルショー「EICMA(エイクマ)」において、様々な最新技術と新製品を紹介。ここでは電動パワートレインを一体化し、内燃機関モデルからの電動化を容易にする『E-Axle』と、電動バイク向けのインバーター(4kW)をご紹介しよう。

REPORT●北 秀昭(KITA Hideaki)

110~125ccのミニバイクからの置換可能、レイアウトの自由度も高い!

後輪駆動はE-Axleの側面に設けられたスプロケットからチェーン、またはベルトで駆動する方式。

二輪車の電動化が求められる昨今、「日立Astemo」は市場に合った電動パワートレインを提案。同社が開発した『E-Axle』は、電動式のパワートレインを一体化し、内燃機関モデルからの電動化を容易にする画期的なシステムだ。

インバーター、モーター、ギアボックスで構成された電動パワートレインのE-Axleは、オンボード型に設計することで、小型軽量化と低価格化を実現。排気量110~125ccクラスの原付二種モデルからの置換が可能で、レイアウトの自由度が高いのもポイント。

フレームに搭載するオンボード型のE-Axleは、高い操縦安定性や走行性能にも貢献。またモーターの小型高回転化が可能となり、高出力化に有利な上、水冷化も実現。

インホイールモーター型やユニットスイング型とも異なる、フレーム搭載式のオンボード型に設計

小型軽量のE-Axleは、スタイリングや車体レイアウトの自由度も高いのがポイント。

電動コミューター用パワートレインには、モーターを後輪車軸部に収めるインホイールモーター(ハブモーター)型や、一般的なスクーターに準じたユニットスイング型がメインとなる。

インホイールモーター(ハブモーター)型は性能上の制約や、バネ下重量増加に課題あり。またユニットスイング型は、パワートレインがリアサスペンションの構成部材として揺動運動。110~125ccクラス相当の最高出力を求めると、システムが重くなり、外側に張り出してしまうという問題が発生しやすいのがネック。

そこで日立Astemoでは、E-Axleをモーターサイクルタイプのフレームに搭載するオンボード型に設計。フレームに搭載するオンボード型のE-Axleは、小型軽量化や低価格化はもちろん、高い操縦安定性や走行性能にも貢献。また、モーターの小型高回転化が可能となり、高出力化に有利な上に、水冷化も実現。

なお後輪駆動は、E-Axleの側面に設けられたスプロケットからチェーン、またはベルトで駆動する方式となり、操縦安定性面でも優れた方式となっている。

小型軽量のE-Axleは、スタイリングや車体レイアウトの自由度も高く、コミューターとしての魅力を高める可能性を備えている。

「E-Axle」との組み合わせに最適な、電動バイク向けのインバーター(4kW)

写真は日立Astemoが開発した、電動バイク向けのインバーター(4kW)。電動バイクにとってインバーターは、バッテリーの直流電流を3相交流電流に変換するとともに、電圧、電流、周波数を制御してモーターに供給する役割がある。

インバーターとは、モーターの出力特性を制御するパワーコントロールユニットでもある。この定格出力4kWのインバーターは、日立AstemoのECU技術を集結させることで、小型で低価格な高機能コントロールユニットを実現した。

写真のモデルは電動二輪車の普及期に向け、排気量110ccのガソリン車に相当する「定格出力4kW」に合わせたインバーターの最適化を実施。バッテリー電圧を48Vに設定することで、絶縁・放電機能を不要とし、発熱素子を上面放熱式とすることで放熱構造を最適化して、小型化を実現。また、低損失モーター駆動素子の選択を可能とし、最高水準の“出力密度”を実現した。

“出力密度”とは定格出力を、取り付けステー部を除いたインバーターの実容積で割った値。この値が小さいほど、小型かつ高出力であることを意味している。

本インバーターの値は、自然空冷式ながら、強制空冷式の競合製品を数%も凌ぐ水準に達しているのがポイント。コスト面に関しても、低耐圧素子の採用に加え、回路、制御、構造の機能を分析することで最適化し、低価格化を実現。

自然空冷のインバーターとして、最高水準の出力密度を発揮しつつ、低電圧特化による回路削減と高効率放熱構造によって、小型化にも貢献。小型化によってレイアウト性を向上し、車体スタイリングの自由度を高めるのも特徴だ。

写真はEV System Management Unit(EMU)。
E-Axle、インバーター、EMUの3点を組み合わせたスケルトンモデル。



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