ニュース
マツダ、「MX-30」開発主査の上藤和佳子氏が「Rotary-EV」の新しい電動化時代に対する「飽くなき挑戦」を解説
2024年5月27日 11:42
- 2024年5月22日 開催
神奈川県横浜市のパシフィコ横浜で、自動車技術展「人とくるまのテクノロジー展 2024 YOKOHAMA」が5月22日～24日に開催された。会期中はパシフィコ横浜の展示ホールなどで参加企業がさまざまな製品展示を行ない、それ以外にも自動車技術に関連する各種講演、ワークショップなどが実施された。
本稿では開催初日の5月22日に実施された「新車開発講演：Mazda MX-30 Rotary-EV～Heritage meets 電動化～」の内容について紹介する。
「マルチソリューション」と「3つのフェーズ」で電動化に取り組む
講演を行なったのは、「MX-30」の開発主査を務めたマツダ 電動車生技部 部長 上藤和佳子氏。父親もマツダの社員だったという上藤氏は、父親の転勤を受けて高校、大学と米国で過ごしたあとに自身もマツダに就職したという人物。就職後に受けた工場実習ではロータリーエンジンの組み立てを手がけ、「この世に、私が1人で組み立てたロータリーエンジンが1基だけあります」と明かして会場を盛り上げた。
自己紹介と合わせ、上藤氏は自動車メーカーの主査という仕事について紹介。一般的に「新型車の開発責任者」と考えられている主査は、ニューモデルの企画から市場導入、販売開始といったサイクルを管轄する立場で、直属の部下がいないことも特徴になるという。各領域のプロで構成されるクロスファンクショナルな開発チームを率い、新たなクルマに与えられるミッションを実現するべく、要求される仕様や技術を開発して工場での量産を準備。ユーザーに購入してもらうため、社内のさまざまな部門をリードしていく。説明に利用したスライドには6枚の写真が掲載されたが、MX-30の開発後半はコロナ禍の時期とも重なって写真が少なく、直に顔を合わせないオンライン会議を駆使して開発が進められたこともMX-30開発の特徴になっているという。
MX-30 Rotary-EVの具体的な説明に先立ち、このクルマが生み出されるきっかけとなったマツダの2030年に向けた経営方針「2030 VISION」の主要な取り組みについて紹介が行なわれた。
自動車産業は地球温暖化や地政学的リスク、新型コロナウイルスのまん延、半導体不足、港湾の混雑による物流制約といったさまざまに変化する外部環境に影響を受け、経営環境の不透明さは増しているが、マツダでは社会変化に対して技術開発や事業運営を適合させて、「走る歓び」というブランドエッセンスを進化させ続けているという。
また、車両自体にも変化が大きく、各国における電動化戦略や規制の強化動向などを踏まえ、マツダでは2030年のグローバルにおけるBEV（バッテリ電気自動車）比率を「25～40％」として想定。原料採掘まで含めたLCA（ライフサイクルアセスメント）の視点で大気中に放出されるCO2の総量を下げることが地球温暖化の抑制に向けた真の貢献になると考え、2030年までのBEV移行期間には内燃機関、電動化技術、代替燃料などをさまざまな組み合わせとソリューションで活用し、地域ごとの電源事情に応じて提供していく「マルチソリューション」のアプローチが有効と判断して活動している。
規制動向の変化や消費者のニーズ、社会インフラの開発状況といったこの先の見通しは不透明な状況だが、変化に対して柔軟に対応できるよう、2022～2030年までの期間を3つのフェーズに分け、フェーズごとの戦略を用意して電動化を進めていく。
2024年までのフェーズ1ではこれまで投資を行なってきた技術や商品を最大限活用して、PHEV（プラグインハイブリッドカー）やディーゼルエンジンのマイルドハイブリッド技術といった、環境性能と走行性能を両立する「マルチ電動化技術」の商品を市場投入。規制に対応しながら本格的な電動化時代に備えている。
2025～2027年のフェーズ2の期間には、電動化の移行期間において燃費向上によるCO2削減を目指し、マルチ電動化技術に磨きをかけていきながら、内燃機関では熱効率をさらに向上させ、再生可能燃料の実現に備えて効率を極限まで高めていく。また、電動化で先行している中国市場には、4月に開催された「北京モーターショー 2024」でも発表しているようにBEV専用車両を導入する計画が進められている。
このほか、マツダの本社がある広島や中国地方にある取引先企業と継続的に共存・共栄していく体制づくりに向け、日本国内でも電動化技術を育てていく必要があるとの考えから、電動駆動ユニットを高効率に生産する技術の開発、生産・供給体制の確立を図るため、2022年8月には「MHHO Electric Drive」など合弁会社3社を設立。安定的に競争力ある電動駆動ユニットの生産を目指し、電動駆動ユニットの基幹技術や部品などを手のうち化して、電動化の時代にも「走る歓び」の価値を進化させ続けていく電動駆動ユニットの開発を進めている。
2030年のゴールに向かうフェーズ3ではBEV専用車の本格導入を進めることに加え、外部環境の変化の大きさ、自社における財務基盤強化の進捗を踏まえ、本格的電動化に軸足を移していく。マツダでは、2030年まで自分たちを“意思を持ったフォロワー”と位置付け、新しい技術を学び、蓄積して技術開発を行ないながら、電動化にシフトしていく戦略を着実に進めていくとした。
マルチ燃料に向けた道筋を作り、マツダのスピリットを未来に引き継いでいく
そんなマルチソリューションによる電動化戦略から誕生することになったMX-30 Rotary-EVは、マツダのヘリテージであるロータリーエンジンを独自の電動駆動ユニットと組み合わせ、世界でも唯一の新たな電動車となっている。車名にも使われている「Rotary-EV」という名称には、マツダだけが量産化に成功したロータリーエンジンを発電機として活用し、BEVの使い方を拡張する新しい電動車であることをアピールして、ブランドとして育てていきたいとの想いが込められているという。
コンパクトなロータリーエンジンは発電機として高い有用性を持ち、電動化の移行期における地域のエネルギー事情、さまざまなユーザーニーズに対応可能で、時代の要請に適合させ、将来につながる発展性、拡張性を視野に入れた発電ユニットになるとアピールした。
拡張性の具体的な手法としては、まず第一に、ロータリーエンジンはガソリンに加え、CNG、LPG、水素など多様な燃料に対応しやすい構造を備えており、災害が発生したときなどの緊急時に発電機として電力ライフラインをサポートする可能性を持っていることをポイントとして挙げた。
2点目は、スーパー耐久シリーズの参戦マシンで実証実験を続けているCN（カーボンニュートラル）燃料や水素が社会的に普及していけば、再生可能エネルギーによって発電された電気と組み合わせることにより、さまざまな地域で多彩な使用ニーズに応える「持続可能なクルマ」になる可能性が大きく広がっていくと説明。こうした将来性、拡張性を見据えてロータリーエンジンを活用することで、将来的なマルチ燃料に向けた道筋を作ることが、マツダのスピリットを未来に引き継いでいく自分たちの新たな挑戦になっていると語った。
「e-SKYACTIV R-EV」は「電気自動車の最適解」
車両についての解説では、まずベースとなるMX-30についての紹介からスタート。車名に入っている「MX」は、「ロードスター」の欧州仕様車名である「MX-5」をはじめ、時代ごとの常識に捕らわれることなく新しい価値の創造や提供に挑戦するモデルに与えられる名前だと説明した。
MX-30立ち上げ当時に主査を務めた竹内都美子氏（現執行役員兼CHRO）に当時の話を聞いたところ、MX-30の開発プログラムは「最初は何も決められておらず、それまであった車種の後継モデルといったこともない白紙の状態からスタートした」と説明されたという。そこからマツダ初の量産BEVである「MX-30 EV」として2020年秋に欧州市場で発売され、北米、中南米、オーストラリア、アジアなどにも販売を拡大。日本市場ではBEV、マイルドハイブリッド、Rotary-EVの3種類がラインアップされている。
そんなMX-30の魅力はそのままに、電動化が進む時代に合わせて「走る歓び」を進化させ続け、電動車ならではの走行性能を、航続距離や充電タイミングなどを気にすることなく、安心して自由に楽しんでもらえるクルマとして開発されたのがMX-30 Rotary-EV。独自開発した新型パワートレーン「e-SKYACTIV R-EV」を搭載することで、100％モーター駆動となるBEVのような走りと、マツダのヘリテージであるロータリーエンジンで発電を行なうシリーズハイブリッドとしての利便性を融合。BEVの使い方を拡張した独自性の強いPHEVを実現している。
電動化された3種類のパワートレーンを展開するMX-30はマツダのマルチソリューション戦略を体現するモデルとなっており、MX-30 Rotary-EVでは環境に対する配慮や新しいクルマの使い方からBEVについて検討する一方、航続距離や充電タイミングなどを気にすることなく遠方に出かけたいというニーズに応える新たな選択肢で、分類としてはPHEVになるが、マツダでは電動車のいいとこ取りによってBEVの可能性を広げ、「電気自動車の最適解」と位置付けているという。
開発時にはBEVやPHEVの使用実態について調査したところ、9割以上のユーザーは1日の移動距離が100km未満だと判明。一方、長距離走行するシーンは「家族や友人などと出かける1泊2日の旅行」などで、この面も9割以上のケースで600km未満の走行距離になることも分かった。
これにより、平日は100km未満、週末や休日は600km未満という車両の使われ方が大半であると明らかになり、すべてをBEVでカバーする場合には短距離しか走らない平日まで重い大容量バッテリの搭載で電費がわるくなり、コスト、重量、バッテリ生産でのCO2排出なども課題になってくる。逆に平日を基準にすると長距離移動時に不安が出て、クルマの使い勝手がわるくなってしまう。Rotary-EVは平日は充電したバッテリの電力で、休日の長距離移動はロータリーエンジンによる発電と使い分けることで、コストや重量を抑えながらロングドライブにも不安のない解決策になり、バッテリでのEV走行航続距離として107kmを確保している。
構造面では、同程度の出力を持つレシプロエンジンと比較してコンパクトなロータリーエンジンを発電機として採用することで、高出力ジェネレーター、高出力モーターと組み合わせて同軸上に配置。省スペースなパワートレーンの実現によってキャビンスペースに影響を与えることなくボンネット下に収めている。
ロータリーエンジンでの発電に使われるガソリンも、フロア下に配置される17.8kWhのリチウムイオンバッテリ後方に50Lの燃料タンクを搭載。100km以上のEV走行航続距離と不安のない長距離走行を両立させている。
駆動力はすべてモーターが発生させるシリーズハイブリッド方式となっており、MX-30のBEVモデルで培った車両運動制御技術を継承。なめらかで心地よく、シームレスな車両挙動や落ち着きのある走りの質感、直感的で手足のように扱えるコントロール性を長距離走行でも味わうことができ、マツダが目指す「人馬一体の走り」を実現している
「8C-PH」型には「マツダ 787B」のヘリテージを受け継ぐ技術も採用
e-SKYACTIV R-EVに搭載される新しいロータリーエンジンは、「8C-PH」型と命名された水冷1ロータータイプ。名称にある数字は排気量が830ccであることを意味しており、これに従来生産していた「13B」型よりも新しい世代になったことをCの文字で示している。燃料噴射方式が直噴化されたことで、プラグ周辺の主燃焼エリアに混合気を均一に分布させていることに加え、燃焼室形状の最適化による高流動を使ってすばやく燃える効率的な燃焼を実現。低燃費化、低エミッション化を図った。
航続距離の確保に向けてロータリーエンジンの重量低減も推し進められ、サイドハウジングの素材を従来の鉄からアルミに変更。構造体の大幅変更により、エンジン単体で15kg以上の軽量化を達成している。アルミへの素材変更はオイル消費の悪化が問題となったが、ローターと接する部分にセラミックとメタルを掛け合わせたサーメットを高速フレーム溶射する技術を導入。摩耗と摩擦抵抗の低減を図り、オイルシール機能を確保している。サーメットをサイドハウジングに溶射する手法は、かつてル・マン24時間レースで優勝した「マツダ 787B」でも採用されており、この部分もマツダのヘリテージを受け継ぐ要素になっている。
このほか、ローターに設置するアペックスシールの厚さを2.0mmから2.5mmに拡大し、ローターハウジングの摺動部分に施すメッキを変更して信頼性を強化。いつまでも変わらない性能を提供することで、安心・安全なカーライフが楽しんでもらえるようにしている。
走行用モーターの「MV」型は最高出力125kW（170PS）/9000rpm、最大トルク260Nm（26.5kgm）/0-4481rpmを発生。ロータリーエンジンの回転力を電気に変換するジェネレーターと合わせて油冷構造を採用し、コンパクトな構造で高い出力を誇る電動駆動ユニットとなっている。
動力用主電池となるリチウムイオンバッテリは、MX-30 EVの35.5kWhから17.8kWhに容量を縮小してコンパクト化し、フロア下のガソリンタンク前方に配置。バッテリモジュールの高密度搭載、薄型構造の冷媒冷却方式によってバッテリケースの高さを抑制してキャビンスペースに対する影響を最小化。バッテリケースとボディを強固に結合することで車体剛性を効率よく高めている。
EVモードはバッテリ残量が0％になるまで無発電で走行可能
走りと電動車としての利便性をユーザーが利用シーンに合わせて使い分けられるよう、走行モードにはバッテリに蓄えた電気を使ってできるだけ長く走行する「EVモード」、ドライバーの操作に応じた意図どおりの加速性能を実現する「Normalモード」、バッテリ残量を自由に設定できる「Chargeモード」の3種類を設定。
EVモードでは基本的にバッテリ残量が0％になるまでエンジンを作動させず、無発電での走行を維持。アクセルペダルが一定以上踏み込まれ、ドライバーが急加速を求めていると判定された場合にはエンジンが動いて発電を行ない、最大限の加速性能が発揮されるようになる。
Normalモードではバッテリ残量が4割程度になるまで無発電で走行。そこから残量がさらに低下した段階になると、必要なエネルギーに応じてバッテリでの走行と発電での走行を切り替えながら、さまざまなシーンで余裕のある走りを提供していく。発電での走行はバッテリ残量45％をめどに開始されるが、この理由として懐中電灯のバッテリが新品のころは明るく点灯するが、使い続けて残量が減ってくると暗くなるといったバッテリの特性を紹介。同じように駆動用バッテリからパワーをしっかりと引き出せるよう、残量がある段階で発電の併用をスタートさせ、十分な力が常に発揮できるよう維持してキビキビとした走りを実現できるようにしているという。
Chargeモードではドライブ先でのクルマの使い方などに合わせてユーザーが選べるよう、20～100％のあいだで10％刻みにバッテリ残量の設定が可能。設定されたバッテリ残量を維持しつつ、発電による充電スピードと走りを両立する制御が行なわれる。例えばキャンプなどに出かけ、到着後に車両の給電機能を使いたい場合はバッテリ残量を高く、自宅のある住宅地を深夜に走行する場合にはバッテリ残量を低く設定してエンジンによる発電を使い分ける
充電はCAHdeMO方式の急速充電と100V、または200Vの普通充電に対応。ラゲッジスペース側面に設置されたAC100Vコンセントを使い、1500Wまでの外部給電も可能となっている。ホットプレートや炊飯器といった家電製品にも対応し、これまでにラグビーの試合会場でポップコーンを作って販売したり、山奥にあるテストコースで行なわれた役員試乗会で温かいコーヒーを入れるといったシーンにも使われたエピソードも紹介され、可搬型外部給電機を使って災害発生時の非常用電源として利用することも可能となっている。
また、専用のV2H（Vehicle to Home）機器と接続することにより、自宅などの建物に電力供給することも可能。走行用バッテリがフル充電されている場合、バッテリのみで1.2日、エンジンでの発電も加えると約9.1日分となる家庭の電力需要をまかないこともできるとアピールした。
新しい電動化時代に対する「飽くなき挑戦」
車両解説の最後に上藤氏は「このクルマに搭載しているロータリーエンジンは、マツダの歴史において『飽くなき挑戦』を象徴する技術です。2012年の量産終了後、11年の月日を経て、マツダの電動化をリードして新しい試みに挑戦するMX-30で、電動化の時代に発電機という新しい形でロータリーエンジンに再び灯が灯ることとなりました。この技術の火を絶やさないという思いで研究開発を続け、唯一無二の技術の技術を実現を目指した社員、協力いただいたお取引先さま、そして“ロータリー復活”を応援し続けてくださったファンの皆さまの夢と希望が形になりました」。
「また、商品そのものに加え、生産工程でCO2を削減する取り組み、足が不自由な人の自由な移動をサポートするセルフ エンパワーメント ドライビング ビークルの展開など、マツダ全社で一貫して、地球、人、社会に優しい取り組みをしているのがこのMX-30です」。
「マツダのヘリテージを最大限活用した新しいEVの選択肢であるこのクルマは、新しい電動化時代の技術に対する飽くなき挑戦であり、マツダの技術に誇りを持ち、大切にしたいという気持ちや、小さなこと1つでも地球や人に優しい選択をすることで、少しでも明るい未来を子供たちの時代につなぎたいという願い、ここ数年で変化したライフスタイルのなかでも、より多くのお客さまが心ときめく体験とたくさんの笑顔に出会えますようにといった想いが込められています。本日ご紹介したのは一部になりますが、このクルマを通して私たちの心意気を少しでも感じていただければと思います」と語って締めくくった。
なお、この講演内容は人とくるまのテクノロジー展のオンライン会場で5月29日～6月14日の期間に見逃し配信の実施を予定している。