将来のスポーツカーのための技術開発。ポルシェのレーシングカーにおけるハイブリッドテクノロジーの仕組み

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ドイツ. ポルシェAG(本社:ドイツ、シュトゥットガルト 社長:Dr.オリバー・ブルーメ)のル・マン・プロトタイプ・クラス1(LMP1)用のポルシェ919ハイブリッドは、来る7月23日に、2016年のドイツにおける唯一の出場機会であるFIA世界耐久選手権第4戦「ニュルブルクリンク6時間レース」に参戦します。シリーズをリードするこのマシンは、タイトル防衛のためにポイント獲得を目指して戦うと同時に、もうひとつの使命も担っています。それは、将来のスポーツカーのための技術開発です。

将来のスポーツカーのための技術開発。ポルシェのレーシングカーにおけるハイブリッドテクノロジーの仕組み

ポルシェは、919ハイブリッドにより、レーシングスピードでの新たなテクノロジー分野を開発しました。2015年に公開された公道走行可能な完全電動スポーツカー「ミッションE」のために、設計者達はプロトタイプレーサーから800Vテクノロジーを採用しました。ポルシェは、2度のル・マン優勝を果たしたマシンの設計において、とりわけドライブ・コンセプトに関してあらゆる可能性を徹底的に追及しました。その中には、ポルシェが今までに作り上げた最も効率的なエンジンである2リッターV型4気筒ガソリンターボエンジン、そして2種類の異なるエネルギー回生システムがあります。

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制動時、フロントアクスルのジェネレーターが車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換します。分岐したエグゾーストシステムの中では、1つのタービンがターボチャージャーを駆動する一方で、もう1つのタービンが余剰エネルギーを電気エネルギーに変換します。全回生量のうち、制動エネルギーが60%を占め、残り40%は排気ガスから得られます。回生された電気エネルギーはリチウムイオンバッテリーに一時的に蓄えられ、要求に応じて電気モーターへ供給されます。「要求に応じて」とは、ドライバーが加速したい時にボタンを押すだけでエネルギーを呼び出せることを意味します。最新のレギュレーション変更に従って、エンジンの最高出力が500PS(368kW)を下回っているのに対し、電気モーターの出力は400PS(294kw)を軽く上回ります。

これら2種類のエネルギー源の使用と相互作用には、高度な制御が必要です。制動時には毎回エネルギーを獲得、すなわち回生されます。ニュルブルクリンクの全長5.148kmのグランプリサーキットでは、これがあらゆるコーナーの手前で毎周17回発生します。回生されるエネルギーの量は、制動の激しさによって、言い換えると、ドライバーがコーナーに達した時の速度とコーナーがどれだけタイトかによって変わります。制動と回生は全てのコーナーのエイペックスまで続き、ドライバーはそこから再び加速します。この瞬間における目標は、できるだけ多くのエネルギーを利用することです。それゆえドライバーは、スロットルペダルを踏み込んで燃料エネルギーを使うと共に、バッテリーから電気エネルギーの「ブースト」も行います。

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エンジンがリアアクスルを駆動するのに対し、電気モーターはフロントアクスルを受け持ちます。919は、4WDシステムを用いてトラクションを失うことなくコーナーから勢いよく飛び出します。さらにストレートでは、排気ダクトの中のもう1つのタービンがフル稼働するので、再びエネルギーを回生します。エンジン回転数が安定して高い場合、エグゾーストシステム内の圧力が素早く上昇し、ジェネレーターに直結された2つ目のタービンを回します。しかし、両方のエネルギー源はレギュレーションによって制限されており、ドライバーは1周あたり1.8リッターの燃料と1.3kWh(4.68メガジュール)の電力しか使用することが許されません。ドライバーは、1周が終わる時点でこの量を正確に、過不足なく使い切るように慎重に計算しなくてはなりません。超過すればペナルティーが科せられ、少なければパフォーマンスが低下します。ドライバーは、正確なタイミングで「ブースト」を停止し、スロットルから足を離さなくてはならないのです。

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この記事の筆者:CL編集部

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