ポルシェ、過酷なレース活動は未来のクルマを育むゆりかご

サーキットは、新たなテクノロジーを実践する「実験室」

ポルシェAG（本社：ドイツ、シュトゥットガルト社長：マティアス・ミューラー、以下、ポルシェ）は、サーキットにおける活動を、新たなテクノロジーを実践する、言わば「実験室」と考えている。

サーキットで試された数々のテクノロジーは、将来の市販車両に積極的にフィードバックしていくという。

実は、この考え方はポルシェのDNAにおいて中核的なものだと、同社の研究開発担当役員を務めるヴォルフガング・ハッツ氏は語る。

同氏は、「軽量設計、エアロダイナミクス、ダウンサイジングされたターボエンジン、ハイブリッドコンセプト、または電気自動車のラインナップ拡大など、いずれのテーマもポルシェの将来にとってとても重要なことです…。

ポルシェに息づくＰＩＰという独自のＤＮＡ

私達は、今日考えられる新たなソリューションを、ル・マン24時間レースを筆頭とする数々のFIA世界耐久選手権（WEC）で、精力的に試しています」と述べた。

さらに「この方法論が最もダイレクトに結実させているのは、WECのトップカテゴリーで走るル・マン・プロトタイプ1（LMP1）のポルシェ919ハイブリッドモデルです。

また一方で、ＧＴワークスチームのポルシェ911 RSRもまた、近い将来の市販車のための『走る実験室』としての役割を担っています。

いずれのレーシングカーも、私達ポルシェが掲げるＰＩＰ（ポルシェ・インテリジェント・パフォーマンス）を体現する好例と言えるでしょう」と述べた。

始まったモータースポーツシーンでの頂上革命

事の始まりは2014年シーズン、LMP1カテゴリーに極めて先進的なレギュレーションが導入されたことが切っ掛けとなったという。

この年から、ワークスカーの1周あたりに使用可能なエネルギー量が制限されたのだ。さらに全てのメーカーは、少なくとも、ひとつのハイブリッドシステムを導入しなければならない。

しかし、ハイブリッドシステムの種類、回生エネルギーの貯蔵方法、エンジンの形式、排気量、および出力伝達コンセプトは、レギュレーション上で一切定められておらず、レーシングマシーン開発に携わるエンジニアに大きな裁量が与えられている。

自由でありながら、かつ絶対的なWECレギュレーション

とは云え、各メーカーから生み出される全てのマシーンと、そのソリューションの数々は、WECレギュレーションの背景にある根本原理に従わねばならない。

それはすなわち、『エネルギー回生システムからもたらされるエネルギーが多くなるほど、燃焼させる燃料をより少なくする』という考え方だ。

ハッツ氏は、それについてこうたたみ掛けた。「ポルシェをモータースポーツのトップカテゴリーへ復帰させたのは、実はこの革命的とも云えるコンセプトなのです。

結果的にそれは正しく機能しており、それ自体がとても面白いことに、LMP1カテゴリーに挑戦したトップ4メーカーは、それぞれ全く異なるコンセプトを採用したにも関わらず、6時間もの過酷なレースを終えてみると、結局、勝者と後続の差は数秒しか離れていないのですから」

公道走行可能なスポーツカーの効率性を極めていく

加えてハッツ氏は、500PS以上を発生する919の2リッターV型4気筒ガソリンターボエンジンを、「ポルシェがこれまでに作った中で最も効率的なエンジン」だという。

「燃焼室とポートデザイン、さらにカムシャフトドライブと直噴システムの効率化のために、F1で用いられた素材にさらに磨きをかけました。特に919のエンジンは、燃料噴射と内部摩擦に関して、先駆的な試みを随所に施しています。

例えば当社のエンジニア達は、自動車エンジンに航空宇宙産業の高強度素材を積極的に採用しています。

しかもサーキットと公道の両方における厳しい要求に応えるために、最新の公道走行可能なスポーツカー911 GT3 RSと、919ハイブリッド・ル・マン・プロトタイプのいずれも、エンジンユニットに使用されるクランクシャフトは、まったく同一の素材で作られているのです」とハッツ氏。

技術は３台のプラグインハイブリッド車に活かされている

目下、ポルシェは3段階のアプローチを踏んで、企業としてのモータースポーツ活動を進めていると云う。

第1段階では『研究開発』に、第2段階では『テスト』に焦点を当て、そして第3段階では『市販車へ適用するため』、実際のロードゴーイングカーに使える素材研究と、レース技術の実用化に取り組んでいる。

その好例としてハッツ氏は、次のエピソードを語ってくれた。

「ダウンサイジングされたターボエンジンに関するノウハウは、ポルシェにとって最も重要な技術です。その象徴的な事件としてあえて言うと、ポルシェのアイコンである911シリーズのほぼ全てのモデルに、間もなくターボエンジンが搭載されます。

さらにハイブリッドモデルの推進も計画しています。我々は現在、パナメーラS E-ハイブリッド、カイエンS E-ハイブリッド、および918スパイダーという3種類のプラグインハイブリッドモデルを市販している世界唯一のスポーツカーメーカーであり、

ヴァイザッハ（ポルシェ車開発の中核的拠点）において、ほぼ独力で919ハイブリッドの開発と製造を行ったことは、市販車とモータースポーツの開発エンジニアにとっても、将来を見据えた大きな節目となったのですから。…

排気ガスエネルギー回生システムも市販車搭載を視野へ

そもそも既に技術をフィードバックするためのサイクルは、もう既に完成しています。

スーパースポーツカーである918スパイダーの開発プロジェクトは、911 GT3 Rハイブリッドレーシングカーの開発に取り組んだ際の知識を利用することが出来ました。

そして、その918の開発に携わったエンジニアは、919 LMP1プロトタイプの開発をサポートしました。そして今、市販車への最初のフィードバックがまさに始まろうとしているのです」とハッツ氏。

目下、919ハイブリッドは、WECにおいて2種類のエネルギー回生システムを用いる唯一の車となっている。

1番目のシステムは、すでに同様のものが918スパイダーで使われており、フロントアクスルのジェネレーターが、ブレーキング中に運動エネルギーを電気エネルギーに変換している。

しかしハッツ氏によると、ふたつめの新システムは、全く新しいもので、エグゾーストシステムに追加されたタービンジェネレーターユニットを用いていると云う。

同ユニットは、ターボチャージャーと並行して作動し、排気ガス流のエネルギーを電気エネルギーに変換するのだ。「ポルシェ919ハイブリッドは、制動時だけでなく加速時にもエネルギーを回生する唯一の車です。

私達は、こうした排気ガスエネルギー回生システムも市販車に搭載することも計画しています」とハッツ氏は語った。

エネルギーの貯蔵技術が勝敗を分ける分岐点になる

一方で目下の段階において、ハイブリッドシステムと、完全電動システムとの間を阻む大きな制限要因になっているのは、電気エネルギーの貯蔵技術にある。

現在、WECにおける各メーカーの投入技術では、フライホイール貯蔵装置を使うアウディと日産。

ウルトラキャップス（電気機械式ウルトラキャパシター）を使うトヨタ。そしてポルシェは、リチウムイオンバッテリーを利用している。それぞれ各メーカーが異なる技術を使う理由は、各車が選択したハイブリッドシステムに最も最適な貯蔵方式が異なるためだ。

いずれにしても、重要なのは出力密度とエネルギー密度のバランスにある。

より多くの電気エネルギーをより長い時間蓄えることが出来る

つまり貯蔵装置の出力密度が高くなるほど、短時間で多くのエネルギーを吸収して放出することが出来る。同社にとって、これこそが、モータースポーツシーンにおいて最も重要な要素だという。

なぜなら、回生システムにおいて毎周できるだけ短時間に（例えばブレーキング中に）大量の電気を発電する必要があるからだ。

ハッツ氏は、この点に関して「ウルトラキャップスとフライホイール貯蔵装置は、大量のエネルギーを極めて速やかに吸収すると同時に素早く放出できるので有利です。

しかし、私たちはここで、バッテリー貯蔵方式を最も合理的な選択肢として選びました。なぜなら、その高いエネルギー密度のおかげで、より多くの電気エネルギーをより長い時間蓄えることが出来るからです。

つまり、ル・マンの1周13km以上におよぶコースのどこでも柔軟に電気エネルギーを放出出来るのです。

919ハイブリッドのバッテリーに蓄えられるエネルギーは、加速時に出力400PS以上の電気モーターを介してフロントアクスルを駆動し、リアアクスルを駆動するターボエンジンを補うことが出来ます。

この時、919は一時的に4輪駆動車になります。ポルシェLMP1に搭載されるバッテリーは、2つの基本的要件（素早いエネルギーの吸収と放出、および大量のエネルギーの柔軟な貯蔵）の最適な組み合わせを実現しているのです」と語った。

トップクラスの8メガジュールを唯一選択しているポルシェ

この点については、ポルシェLMP1チームのテクニカルディレクター、アレクサンダー・ヒッツィンガー氏の次の説明が判り易い。

「我々は、919ハイブリッドのリチウムイオンバッテリーの出力密度を高めることに成功し、今やウルトラキャップスに匹敵するまでになっています。

それでいながら、エネルギー密度はウルトラキャップスを大きく上回ります。私達のバッテリーは、大量のエネルギーを素早く吸収して放出できるだけではなく、比較的軽量で、非常に高い貯蔵能力も有しています。

ポルシェは、919ハイブリッドのために水冷式リチウムイオンバッテリーを独力で開発しました。

この密集した個々のセルは、極めて均等に冷却され、振動を吸収するように配置されています。この進化したセルは、将来のハイブリッドスポーツカーにも適用できる大きな可能性を秘めています」

その蓄電性能は、e-Golfなら6,100km以上の距離を走行出来る

ル・マンの全参加者の中で、最高のエネルギー回生カテゴリーへのステップアップを果たしているのは、確かにポルシェだけだ。

約1,000PSの総出力を誇る919ハイブリッドは、ル・マンでは1周（13.629km）あたり8メガジュールの回生エネルギーを使用出来ている。それでいながらも1周あたりに消費する燃料は最大で4.76リッターのみ。

通常のレースでポルシェ919ハイブリッドは、最大1,000kWhの電力を24時間にわたって発生し続ける。

これだけのエネルギーがあれば、コンパクトセグメントで最も効率的な電気自動車のひとつであるフォルクスワーゲンe-Golfならば、ル・マンとニューヨーク間よりも長い6,100km以上の距離を走行出来る計算だ。

ル・マンの成果は市販車開発者の興味を刺激する存在に

ハッツ氏はさらに、「ポルシェのエンジニアは、モータースポーツと市販車の両方のプロジェクトに携わっています。彼らは、ノウハウや情報だけではなく、時には『形ある』物をやり取りします。

例えば、919ハイブリッドのフロントアクスル（KERS、電気モーター、バッテリーを含む）は、ポルシェ初のLMP1レーシングカーが走行可能になるよりもずっと前に、テストのために911 GT3のプロトタイプに搭載されていました。

今日これら様々な技術面における成果は、市販車開発者の興味を刺激しています。

例えば、LMP1プログラムのためにフォルクスワーゲングループの最新のドライビングシミュレーターがヴァイザッハに設置されましたが、現在では、市販車開発チームによって、ドライビングダイナミクスのテストやハイブリッドシステムの設定と制御のための研究に使われています。…

911レーシングカーとロードゴーイングカーとの親密な関係

効率性が向上した結果、ドライビングスタイルが同じであってもエネルギー消費量が低減されます。

また、エネルギー消費量を増やすことなく、よりスポーティなドライビングスタイルが可能になります。もちろん、ポルシェは常にパフォーマンスも重視しています。

その好例が、919ル・マン・プロトタイプの最も近いモデルである918スパイダーです。887PSを発生し、100kmあたりわずか3リッターの燃料しか消費せず、ゼロエミッション走行も可能なこのスーパースポーツカーは、ニュルブルクリンク北コースの最速ラップタイム記録（6分57秒）を保持しています。これは、パワフルなハイブリッドシステムゆえに実現したのです」