NISSANTECHNICALREVIEW

電動化 / 自動運転・運転支援 / コネクテッドサービス

日産
技報
2024
No.

90

日産技 報NISSAN TECHNICAL REVIEW

2024 No.90「日産技報」電子版サイト
https://www.nissan-global.com/JP/TECHNICALREVIEW/NISSAN TECHINICAL REVIEW 2024 No.90目

次2024 年 3 月 発行

◆巻頭言
時代の先端を走り続ける日産の先進技術開発… ……………………………………………… 浅見 孝雄… …………………………………………… 1◆特集 1：電動化
1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望…… 寺地

淳… …………………………………………… 5

2. 新世代 EV 専用プラットフォームにおける高いパッケージング効率の実現……………… 大西 将浩 ・ 曽根

来……………………………… 19

3. 日産における電気自動車向けバッテリーの進化と今後の展望… ………………………… 大間 敦史 ・ 田崎 信一 ・八田 健太郎… ………… 25
田渕 雄一郎 ・ 諸岡 正浩 ・ 枚田 典彦

4. 電動 AWD(All wheel drive) の進化 e-4ORCE… ……………………………………… 平工 良三… ………………………………………… 31
5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術… ……………………………………… 羽二生 倫之 ・ 伊藤 知広 ・ 澤田 孝信… ………… 37
秋山 秀勝 ・ 伊藤 あずさ

6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦… … 鶴島 理史… ………………………………………… 45◆特集 2：自動運転・運転支援
1. 自動運転・運転支援への取組み… …………………………………………………………… 木村

健… ………………………………………… 57

2. プロパイロット…………………………………………………………………………………… 井上 拓哉 ・ 谷口 洋平 ・ 徳永 誠士… …………… 65
3. メモリー機能付きプロパイロットパーキング………………………………………………… 高野 照久 ・ 渡邉 武史 ・ 竹田

椋… …………… 73

4. 事故ゼロを目指した最新の運転支援技術…………………………………………………… 餌取 成明… ………………………………………… 77

◆特集 3：コネクテッドサービス
1. コネクテッドカー & サービス概要… ………………………………………………………… 村松 寿郎… ………………………………………… 83
2. コネクテッドによって進化した HMI… ……………………………………………………… 小畑

哲 ・ 竹内 香織 ・ 片桐

三代 資人 ・ 笹沼 慶与 ・ 田﨑大… …………… 87
克

3. ソフトウェアアップデート……………………………………………………………………… 菊池 光彦 ・ 大橋 栄介 ・ 埋見 昌明… …………… 91
香西 秋彦

4. コネクティッドカーが提供する IoT 連携サービスの現在と未来… ……………………… 岡
5. モビリティサービス… ………………………………………………………………………… 藤田

尚弥 ・ 石井 俊充……………………………… 97
晋 ・ 木村健 ・ 宮下 直樹… ……………101◆受賞者紹介
第 73 回 自動車技術会賞 論文賞（2023 年）
ステンレス溶射ボアに対応した厚膜 DLC ピストンリングの開発… …………………………… 平山 勇人 ・ 内海 貴人 ・ 柴田 大輔… …………… 111
野間

俊

ヘッダー
巻頭言

時代の先端を走り続ける
日産の先進技術開発

専務執行役員浅見

孝雄にしか実現できない魅力的な商品像と、情報やエネルギーの

1. は じ め にインフラとを含めた新たなモビリティシステムの未来像を提案し、大好評を博しました。

2023 年は、日産自動車にとって1933 年の創業から数えて90 年という節目の年となりました。日産技報にとっては今回が90 号にあたります。創刊号は、日産自動車とプリンス自動車の合併を目前に控えた1965 年に発刊されました。乗用車の輸入自由化を迎えた年でもあり、その後日本の自動車産業は、
国際競争力が問われていくことになります。記念すべき最初の記事は「動弁機構に関する研究」というエンジン技術の研究紹介でした。その後も数多くの技術が紹介されてきていますが、現在の電動化や自動運転につながる技術をいくつか取り上げてみます。電動化は、古くは10 号（1984 年）の交流モータ式

ジャパンモビリティショー2023出展コンセプトカー

マーチEVコンセプト、32 号（1992 年）の環境特集として電気自動車の動向紹介、69・70 号（2012 年）のリーフ特集、80号（2017 年）のe-Power 特集など。自動運転は、33 号（1993）

このような激動の時代にあっても我々日産のエンジニアがや

安全特集で予防安全技術、40 号（1996 年）のITS 特集、53

るべきことは、日産のDNA（「他がやらぬことをやる」）に従って、

号（2003）テレマティクス開発、63 号（2008 年）安全特集のコーポレートパーパス（「人々の生活を豊かに、イノベーション

Safety Shieldコンセプトなど。こうして振り返ってみると、こをドライブし続ける」）を実現する製品とサービスを開発するこ

れまで脈々と積み重ねてきた研究開発が現在の技術の礎とと、それを支える画期的な新技術と高度な基盤技術力を構築

なっていることがわかります。

することに他なりません。今回の特集では、当社が注力する3

さて本 90 号が企画された2023 年は、世界経済がコロナ渦

つの領域、
すなわちカーボンニュートラルに向けての「電動化」、による経済減速や半導体供給不足から回復期に移行する一より安全で快適な移動を実現する「自動運転」、自動車による方、国家間の経済デカップリング政策や複数の地域における移動価値の最大化を目指す「コネクテッドサービス」に関する

戦争や紛争など、国際関係の緊張が続きました。自動車産業

技術について紹介します。ここでは、各領域に対する基本的における大きな関心事は、EV 市場の拡大と中国自動車メーカ

な考え方について触れたいと思います。

の躍進でした。欧州と中国は、環境改善と経済振興の両面効

2. 電 動 化果を狙ったEV 普及政策を推進したため、新車販売におけるEVの比率は20%を超えています。中国では、NEV (New
Energy Vehicle、EVとPHEVに相当) 普及政策に上手く対自動車の製造から廃却に至るライフサイクルにおける最大の応した地場資本の自動車メーカが市場占有率を上げ、同時にCO2 発生源は、自動車使用時に排出されるCO2 です。これを海外輸出の拡大にも注力した結果、中国は日本に代わり世界抑制するには、内燃機関車をEVに切り替えることでCO2 発生

最大の自動車輸出国となりました。日本では、東京モーターを削減すること、合わせてEV が使用する電力の発電過程で発ショーは名称をジャパンモビリティショーと改め、自動車とそれ生するCO2 を、例えば太陽光や風力あるいは原子力の利用に以外の様々な交通手段から成る未来のモビリティをテーマとしより削減することが必要です。

て開催されました。当社は5 台のコンセプトカーを出展し、EV
日 産 技 報No.90 (2024)1

巻頭言 : 時代の先端を走り続ける日産の先進技術開発です。この目標実現のためには衝突安全技術と予防安全技術の両方が必要となります。当社は、1967 年に追浜衝突実験場を開設するなど長年にわたり衝突安全技術に取り組んできました。 車 載 技 術としては、1967 年に3 点 式シートベルト、
1989 年にエアバッグ、1996 年に衝突エネルギーを吸収する
車体構造「ゾーンボディコンセプト」、2007 年にポップアップ
エンジンフードを採用し、事故が起きた場合に乗員や歩行者が受ける傷害を低減してきました。一方、近年の世界各地域の事故統計データを分析すると、今後は事故の発生自体を回2050年に向けたCO2低減のアプローチ

避する方策、つまり予防安全技術の貢献代がより大きくなるとEVの導入拡大にあたっては、お客様視点で価格が高い、予想されます。

航続距離が短い、充電に時間がかかるといった問題がありま

日産の自動運転技術は、予防安全技術の蓄積の上に構築

すが、多くは電池の性質に起因しています。例えば、電池のされています。2004 年に「セイフティーシールド」コンセプトをエネルギー密度は、リチウムイオン電池で約 200Wh/ ㎏、全導入し、以降 20 年間に投入してきた世界初の技術は10 個以固体電池で約 400Wh/kgであるのに対し、ガソリンのエネル

上にのぼります。予防安全技術は、交通事故と死傷者数の減

ギー密度は約 12000Wh/ ㎏と30 倍から60 倍に相当します。

少に貢献するものですが、同時に運転支援あるいは自動運転

電池の性能と原価の改善については世界的な競争が続いていのシステムが安全に対応できる交通環境や交通シーンの拡大

るなかで、当社は長年培って来た電池技術を活かし、エネルにも寄与します。
プロパイロット（2016年）からプロパイロット2.0

ギー密度の向上、充電性の向上、原価低減を目指して、液（2019 年）への進化はその一例です。

体リチウムイオン電池、全固体電池、リチウムを使わない将来

現在開発中の緊急回避技術を、次世代の運転支援装置に電池の3 世代の電池技術の開発を行っています。

採用することで、安全性の一層の向上と、より複雑な交通環

しかし、電池がガソリン並みのエネルギー密度に到達するに境への適応が進む見通しです。更に、将来の完全自動運転のは長い時間がかかるので、並行してエネルギーを効率よく活用実現を見据え、走行中の自動車からクラウドに上げたデータをための電費改善技術にも取り組んでいます。具体的には、車ニューラルネットワークで処理してAIで自動運転アルゴリズム

両質量の低減、空気抵抗の低減、複合的エネルギーマネジメを開発する取り組みも開始しました。これらの技術進化によっ

ントシステム、車室断熱性の向上、電装品使用電力の低減、て事故ゼロの実現に近づくことにより、将来は無人車両によるタイヤ転がり抵抗の低減、SiCを採用したインバータ、高回転

モビリティサービスの提供、最終的には量産車への完全自動小型モータ、モータ・インバータ・減速機等を一体化した運転技術の搭載を目指したいと思います。

X-in-1ユニットなどです。電池改善と電費向上を合わせて推進することで、より多くのお客様に選択していただけるEVの実
現を目指しています。
一方、電気モータの効率は90%を超え、内燃機関で限界とされる効率 50%を大きく上回ります。また電気モータは原理
的に応答性や制御性が高いため発進や加速が力強く滑らか
で、減速時には発電機としても機能させることができます。このように電気モータは理想的な動力と言えますが、いかに効率的にエネルギー源を搭載して電気を供給するかが課題です。
HV、BEV、FCEVなど、様々なエネルギー源構成をもった電プロパイロット進化のロードマップ

動化車両が世の中に登場しており、これらが用途に応じて共存する時代がしばらく続くと考えられます。

4. コネクテッドサービス
3. 自 動 運 転1985 年のIT 革命、1995 年のインターネット革命、2007
当社の安全に関する目標は、「ゼロ・フェイタリティ」、つま年 のスマ ートフォン 登 場、2012/2020 年 の4G/5G 開 始、り日産車を巻き込んだ交通事故による死亡者をゼロにすること

2022 年の生成 AI 革命と、情報通信技術の進化は止まるとこ2

日産技報

No.90 (2024)

巻頭言 : 時代の先端を走り続ける日産の先進技術開発

ろを知らず、
ますます加速しているようです。例えばスマートフォ

5. ま と め

ンの通信スピードは30 年間で10 万倍となる進化を遂げ、単純な通話としての機能から、動画などをリアルタイムでやりとりできる大容量のデータ通信ができるようになりました。

今回の特集で取り上げている3 領域は、当社が他社に対しこのような情報通信技術の発展は、自動車の機能も大きくて差別化を図る領域となります。自動車は既に多くの技術から変えつつあります。当社は1989 年に最初のナビゲーションシ構成される製品ですが、今後は従来の自動車技術に加え、ソステム「マルチAVシステム」をシーマ、セドリック、グロリアに

フトウェア、AI、クラウド、半導体、電池、電力制御など他搭載し、1998 年に最初のコネクテッドサービスとして、有人

産業由来の新技術を取り込みながら、社会インフラとしてのモオペレータによる遠隔操作支援サービスである「コンパスリン

ビリティシステムへの進化が加速します。2050 年にはカーボク」
を開始しました。2002年には情報サービスを強化した「カー

ンニュートラル、資源の完全循環、交通事故の死者数を実質

ウ ィ ン グ ス 」を 開 始、 現 在 は ク ラ ウド を 活 用 し たゼロを実現した上で、自動車によるモビリティが更に人々の生「NissanConnect」をグローバルに展開しています。通信によ

活を豊かにできるよう、画期的な技術の開発とイノベーション

る地図データの更新サービスに加え、リアルタイムの道路交通の創出にチャレンジし続けたいと思います。

情報や交通信号情報を自動車に送る仕組みも一部地域で始まりました。
近年、自動車のソフトウェアとハードウェアを分離する構造であるSoftware Defined Vehicle (SDV)の導入が各社で始まっています。これにより、車両の様々な機能の追加や更新を行うソフトウェアの開発と展開の速さが各段に高まってきました。当社においても、例えばアリアでは通信を介して32 個のECUのソフトウェア更新が随時可能となっています。

Over The Air (OTA)によるソフトウェア更新

通信インフラは将来 5G から6Gに移行し、更に大量のデータを扱えるようになります。車両の状態や運行状況を含む多くのデータはクラウドに集められ、AI やニューラルネットワークなどのIT 技術によって、新サービスあるいはサービス改善に向けたソフトウェアの開発と提供が加速します。例えば、交通状
況や充電計画を考慮した経路案内、高速道路や駐車場などの料金自動決済、自運転支援機能のバージョンアップ、初めて乗る自動車でもクラウドからドライバー情報を取得していつも同
じHMIを設定するなどです。このようにして自動車は単なる移動手段でなく、車内外の情報ネットワークとつながった社会シ
ステムの一部を担うようになります。

日 産 技 報No.90 (2024)

3

巻頭言 : 時代の先端を走り続ける日産の先進技術開発

4

日産技報

No.90 (2024)

特集１

特集 1: 電動化

1. 日産自動車の電動化革命 「: たま」から「アリア」までの
75 年の歴史と未来への展望
寺地

淳*

1. は じ め に

2. 電動化の黎明期

日産自動車の電動化の歴史は1947 年の「たま」電気自動車

2.1 電動化車両の始まり「たま」（EV）の発売から始まり、その歴史は75 年にも及ぶ。当初か「たま」（図 1）は、戦前の立川飛行機から派生した「東京電ら我々は自動車社会の燃料をはじめとする環境・エネルギー問

気自動車」（のちのプリンス自動車工業）による電気自動車で題と走る楽しさの両立に向け、クルマを電気とモーターで駆動あった。発売当時の1947 年の日本は、GHQ の軍需物資統するいわゆる電動化に可能性を感じていた。その後、1997 年

制で深刻な石油不足に悩まされていたが、一方で水力発電にに世界で初めてリチウムイオンバッテリーを搭載した「プレー

よる電力は相対的に余力があり、このような背景から電気自動リージョイEV」を市販化し、2010 年には世界に先駆けて量産車に注目が集まった。電気自動車は当時の木炭車などと比較

型電気自動車である「リーフ」の販売を開始した。さらにはして輸送能力が同等または優れていることもあり市場に受け入2016 年、100%モーター駆動のハイブリッド「e-POWER」をれられた。取替え式鉛酸バッテリーを使用し、最高出力3.3kW「ノート」に搭載して発表した。本システムは電気自動車とコンの「たま」は、政府主催の第 1 回性能試験において航続距離

ポーネントを可能な限り共用化することによりコストの上昇を抑96km・最高速度 35km/h のトップ成績を収め、1951 年ごろ

制し、リーフと同様に、モーターの高い制御性により、力強くまでタクシー需要で重宝された。参考までに、同時期に発売

なめらかな加速、ワンペダル感覚の走行など、電動駆動の楽されている同車格「ダットサン17 型セダン」に搭載されている

しさをより多くの人と分かち合うことに成功している。

エンジンは排気量 722cc、圧縮比5.4の7 型 4 気筒エンジンで、

現在、日産自動車は着実に電動化を推し進めており、これ

出力は 11.9kW（16hp）であった。諸元から推測する熱交率らの電動車には最新のテクノロジーが多く搭載されている。そは25% 前後で、現在 40%に迫る軽自動車エンジンの6 割強の成果は環境性能に限らず、「e-4ORCE」をはじめとする走る程度の時代であった。

喜びの向上や「LEAF to Home」などモビリティの価値向上にも寄与しており、数多くの試行錯誤と改善の過程を経て、今日の電気自動車である「アリア」/「サクラ」、そして「e-POWER」を搭載した「ノート」/「セレナ」/「エクストレイル」等に至る。その結果、23 年上期実績で、特に電動化が進む日本においては、
100% 電動駆動車の販売比率が 5 割を超えている。
将来に向けて、我々は着実に持続可能な社会を実現するた
めに、電動化を軸とした更なる高効率化、業界を超えた製品・サービス等が連携して大きな利益構造を生み出すエコサイク

図1 「たま」 （1947年）

ル、電気自動車と電力網を統合するVehicle Grid Integration（VGI）の技術開発を推し進め、クルマだけでなく社会全体の持続的な発展に貢献していきたいと考えている。

*EV システム研究所

日 産 技 報No.90 (2024)5

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望（1）
表1 充電所分布状況と能力（1950年）

図3 「プレーリージョイEV」 （1997年）

1 充電当たりの走行距離は65kmであり、1949 年に発売さ当時は主にノートパソコンや携帯電話など小型製品に使用れた中型「たまセニア」では現在の小型電気自動車に近いされていたが、自動車用に大容量のバッテリーを開発するのは200kmの走行が可能であった。

難しいと見られていた。しかし、1992 年にソニーと共同で自1945 年から1952 年の記録に残る電気乗用車の総生産台

動車用リチウムイオンバッテリーの研究開発をいち早く開始。

数は3500 台を超え 、その中で1947 年から1951 年の「たま」

地道な研究の結果、1996 年についに実用化に成功し、円筒の生産開始から終了までの間、その生産台数は1099台であり、型のリチウムイオンバッテリー（図 2）を搭載した世界初の電気電気乗用車の3 割強を占めた。以上のように戦後の日本では

自動車「プレーリージョイEV」（図 3）を翌 1997 年に、主に各電気自動車が国の復興を支え、日本の主要都市に充電所など

企業や団体向けに30 台販売した。

のインフラが整備されていたこと（表 1 ）は今やあまり広く知ら「プレーリージョイEV」は、最高トルク166Nmの電動モーれていない。1950 年に勃発した朝鮮戦争により、バッテリー

ターを具備し、最高速度は120km/hであり、一充電当たりの主要材料のひとつである鉛価格の高騰の煽りと、ガソリン供給

充電時間とその際の航続距離はそれぞれ 5 時間、200km 以の急改善により残念ながらその役割を終えることとなった。

上であった。電気自動車としての実用性の高い性能を既に備

（1）

（1）

えていた。また、2000 年から6 年間にわたり、国立極地研究

2.2 市場投入へ向けて「プレーリージョイ EV」

所北極観測センターの支援車としても活用され、厳しい気象

日産では電気自動車の開発を続け、1970 年に鉛バッテリー条件下でも6 年間故障することなく、高い信頼性を誇った。騒& 回生ブレーキ装備のコンセプトカー「315X」、1983 年「マー音や排出ガスを一切出さない「プレーリージョイEV」は、音や

チEV」そして1991 年「FEV」など定期的にコンセプトカーを提異臭に敏感な野生動物に極限まで接近することが可能で、観案し、続けて 1993年には「セドリックEV」、1994年に「アベニー

測基地のシンボル的存在として大いに活躍した。（図 4）結果

ルEV」を法人中心に販売するなど、先駆的な試みを続けた。

的に30台という限られた販売台数であったが、「プレーリージョ

今では多くの電気自動車で標準となっているリチウムイオン

イEV」の販売以降、1999 年には北米に「アルトラEV」、日本

バッテリーであるが、世界で初めてリチウムイオンバッテリーが国内には「ルネッサEV」を投入し、電気自動車としての経験を商品化されたのは1991 年であった。

積むことに成功した。

図4 北極圏で活躍する「プレーリージョイEV」
図2 バッテリーモジュール&円筒セル

6

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

これらの電気自動車には、フラットフロア、非接触充電シス
テム、プリエアコン機能、電気自動車専用デジタルメーター、リチウムイオンバッテリー、ネオジム磁石同期モーターなど、後の「リーフ」につながる多くの技術が開発され搭載されていた。

2.3 都市コミューター「ハイパーミニ」
1997 年の東京モーターショーでお披露目され、2000 年に生産型が発売された電気自動車「ハイパーミニ」（図 5）は、全図6 神奈川県横浜市における実証実験

長 2.7m 以下、最小回転半径 3.9m の非常にコンパクトな電気自動車で、21 世紀の日常生活に相応しい2 人乗りシティコ

シティコミューターらしく経済性を徹底的に意識し、当時のミューターとして開発された。世界初のリチウムイオンバッテ

ガソリン販価と比べると5分の1の経済性を達成しており、「いっリーを搭載した「プレーリージョイEV」に続いてリチウムイオン

ぱい走れる1km、1 円。100km 走って、たったの100 円」とバッテリーとネオジム磁石同期モーターを搭載し、バッテリー

いうキャッチコピーは、時代を先取りしたものになっていた。

の小型・軽量化と高出力・低コストを実現していた。また、「プレーリージョイEV」から始まった電気自動車の市場投入

後述する「ハイパーミニ」の電気自動車カーシェアリング等のによって電気自動車に関する多くの技術を蓄積し、「ハイパー社会実験を考慮し、さらに安全性を高め、バッテリーをコバル

ミニ」までに総計約 2500 件の特許出願を行い、その中の300

ト系からマンガン系へ変更している。シティコミューターとして件を超える案件が次の「リーフ」に活かされている。

のコンセプト電気自動車ではあったが、性能の妥協を許さず、最高トルク130Nmの電動モーターは最高速度 100km/h、2.4 「リーフ」の誕生

0-30m 4.5 秒以下の加速性能を誇り、航続距離 115kmを実

初代「リーフ」（図 7）は、持続可能なゼロ・エミッション社

現など、
シティコミューターとして十二分な性能であった。また、会の実現に向けた世界初の量産型電気自動車として、2009

ランフラットタイヤや軽量アルミフレームの採用など、電気自動

年にコンセプトを公開後、2010 年に発売された。電気自動車

車以外の技術も先進的であった。さらには、カーシェアリング

のこれまでの試験的販売や実証実験により、より長い航続距を視野に入れたIC カードタイプのキーレスエントリーシステム

離が必要であり、バッテリーのエネルギー密度の向上が必須の採用も画期的であり、図 6に示す横浜市と海老名市におけであると考えた。そのため、これまでの筒型バッテリー（図 2）

る電気自動車カーシェアリング社会実験やカリフォルニア大に代わる、新たなラミネート型リチウムイオンバッテリーをNEC

デービス校での利用など日米で活躍した。電気で走るというこ（日本電気株式会社）と共に開発、この新開発のラミネート型と以外の環境性能にも配慮して設計されており、リサイクル可バッテリー（図 8）は同サイズで倍のエネルギーを蓄積できた。

能率を重量比で90% 以上を目指し、リサイクル材の再利用、その新型バッテリーの効果もあり、初代「リーフ」は24kWh

材料の統合化、解体しやすい構造などを採用している。

の大容量リチウムイオンバッテリーを搭載しており、力強くなめらかな加速性能を備え、さらに発売当初の航続可能距離は200km（JC08モ ード ）を 達 成した。2012 年 には228km、2015 年には30kWh バッテリーの搭載により300kmまで向上している。

図5 「ハイパーミニ」（2000年）

図7 初代「リーフ」（2010年）

日 産 技 報No.90 (2024)7特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

図8 バッテリーモジュール&ラミネートセル

また、初の量産型電気自動車をグローバルで販売するため、バッテリーの安全設計および評価基準をつくりながらの開発と
図10 制振制御によるスムースな加速なった。設計では、セル・モジュール・パック・車両の各段
階で過電流など異常の発生に対応するための仕組みを設け、評価では、世界の様々な使用環境を想定して徹底した走行テストを行った。例えば、氷点下となる寒冷地での始動・走行テストや、図 9に示す冠水した道を走行するような場合を想定したテストを実施。さらには洗車時の高圧洗浄を想定したテストも行い、確かな安全性を確保している。

図11 「LEAF to home」

バッテリーを走るためだけでなく、エネルギー源としても活用するという電気自動車の新たな価値を世界に先駆けて提案したのもこの「リーフ」であった。「リーフ」に搭載した駆動用バッテ
リーを家庭用電源の蓄電池として活用できるシステム（図 11）を開発・搭載していた。これにより、夜間電力や太陽光発電

図9 冠水路走行テスト

といった再生可能エネルギーで発電した電力を使って電気自加えて日産は、走る楽しさを追求することに妥協せず、電動動車に充電し、蓄えた電気を日中の電力需要が高い時間帯にモーターの性能をフルに活用することに徹底的にこだわった。

使用することで、家庭への安定した電力供給および電気料金

図 10に示すように、単に電動モーターの応答性を向上させるの節約を可能とした。加えて、このシステムは災害時におけるだけでは、ドライブシャフトがねじり共振によって大きな振動を

停電時のバックアップ電源としても活用可能である。

生じる。制御対象をモデル化し、フィードフォワード制御とフィー

3. 電動車の普及に向けてドバック制御を組み合わせて、電動モーターの応答性とスムー
スな加速応答性を両立させている。
この初代「リーフ」は、環境性能、走行性能、使いやすさ、

大人 5 人が快適に乗車できるミドルサイズのハッチバック車

価格などすべての面でお客様の期待を超えたいとの考えを込として販売された初代「リーフ」の発表から十余年、初代「リーめた。アクセルを踏んだ瞬間に感じる力強い加速感や、圧倒フ」からのフィードバックを受けて性能や走行距離を大きく向上

的な静粛性、優れた重量バランスとバッテリーパックを車体中させた第二世代「リーフ」、そして「アリア」および「サクラ」など、央床下に配置したことによる低重心が生み出す意のままのハンクロスオーバーから軽自動車までの電気自動車モデルも展開

ドリング、これまでのクルマとは全く違う、電気自動車ならではし、顧客に多様な選択肢を提供した。加えて、100% 電動モーの走行に、世界中の多くの人が魅了された。また、先進的な

ター駆動ならではの力強くレスポンスの良い加速と、優れた静ITシステムを搭載し、オーナーとクルマがつながる全く新しい粛性を、より多くの人に楽しんでもらうべく、電気自動車のユニッ

価値も提供した。

トとガソリンエンジンを組み合わせた電気自動車の新しいカタチ
8

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望「e-POWER」を2016 年に発表した。いずれのクルマも好評を博している。

3.1 電気自動車を当たり前に第二世代「リーフ」
2017 年に発表した第二世代「リーフ」（図 12）は、最先端の技術を搭載して革新的に進化した。新しい電動モーターは、出力を先代モデルから 38% 増の 110kW、トルクを26% 増の
320Nm とし、爽快でリニアなドライビングを実現した。
図14 航続距離の進化

また、新開発リチウムイオンバッテリーに関し、初代「リーフ」
では4つのセルで1つのモジュールを構成し、車両に計 48モ
ジュールを搭載していたが、第二世代「リーフ」では8セルで1

さらに、「リーフe+」
では、セルの接合部に新工法の「レーザーモジュールを構成することで充填効率を高め、初代「リーフ」と溶接」を適用し、セルの枚数を自在に変えられる新型モジュー

同じサイズのままバッテリー容量を40kWh へとアップし、航続ルを採用した。その結果、モジュールの全長を短くするとともに、

距離 400km（JC08モード）を実現させた。

セルの積層枚数を変えることで車両形状に合わせた最適なモ
ジュール高さにすることに成功し、62kWhもの大容量バッテリーを搭載し、航続距離を570km（JC08モード）に延長している。（図 13、14）日産の電気自動車の特長のひとつは、電動モーターの応答性と制御性の良さを最大限に活用したスムースで素早い加速応答性である。これは、電気自動車のコア技術として磨かれている。第二世代「リーフ」におけるもうひとつのイノベーション
は図 15に示す「e-Pedal」である。「e-Pedal」は、アクセルペダルの操作だけで、発進、加速、減速、停止、停止保持が

図12 第二世代「リーフ」（2017年）可能であり、様々な路面条件でも極めてスムースに減速度をコ
ントロールできる。そのため、発進と停止を繰り返す街中では、ブレーキへの踏みかえ頻度が減り、運転が楽になり、ワインディ
ングでは意のままの加減速によってスポーティなドライビングを楽しめる。さらに、走行抵抗を電動モーターのトルクなどを用いて推定し、電動モーターをブレーキと高度に協調制御している。
この協調制御により、急な勾配の坂道であっても、極めてスムー
スに車両を停止させ、さらには長時間の停止保持も実現した。
スムースで素早い加速応答性は運転する楽しさだけではなく、不慣れなドライバーにも日常での運転がしやすくする一因となっている。

図13 「リーフ」におけるバッテリー進化

図15 e-Pedalの操作概念図

日 産 技 報No.90 (2024)9特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

フラットフロアを実現するため、バッテリーレイアウト設計に

3.2 次世代フラッグシップを目指して「アリア」

おいても限定された空間における成立が求められていた。一方

2021 年に販売を開始したクロスオーバー「アリア」（図 16）

で、利便性向上の観点から急速充電性能に対する要望も高く、は、新しい日産とNissanIntelligent Mobilityを体現した

短時間でより多くの充電量を確保することも同時に求められて車であり、目指したのは、「車の未来を感じる次世代のフラッいた。今回、新開発したバッテリーパックを図 18に示す。バッ

グシップ EV」であった。

テリー筐体の底板と冷却プレートを一体化させ、高体積効率

電気自動車の特性を十分に活かしつつ、最新の技術を取りと温調システムの両立に成功、「リーフ e+」に対してバッテリー込み、すべての面でお客様にご満足いただけることを目指した。

パックの厚さ当たりのエネルギー密度を約2.3倍に向上させた。

電気自動車用パワートレインと車両搭載技術を高度に融合さこの結果、車室内の居住性の向上に貢献しつつ、電気自動車

せた専用パッケージを新たに開発することで、これまでの内燃

トップレベルの体積エネルギー密度・急速充電性能を実現し機関 SUV 車の概念を覆す室内空間の確保と完全フラットフロた。その結果、「アリア」は最大 610kmの航続距離（2WD

アを実現し、フロントオーバーハングの低減とホイールベース

90kWh バッテリー搭載モデル 2WD WLTCモード 社内測定の拡大、最小回転半径の低減、操縦安定性や乗り心地性能値）を達成している。

の向上、航続距離の拡大、静かな室内等を高い次元で実現

ここまで電動化の進化過程を説明するにあたり、バッテリーしている。（図 17）

進化を主に着目し説明してきたが、電動化が加速している中で、電動モーターをはじめとする駆動技術も進化している。「アリア」では、 従 来 多く使われてきた埋 込 磁 石 同期 電 動 機
IPMSM （Interior Permanent Magnet Synchronous
Motor）に 加 え て、 巻 線 界 磁 型 同 期 電 動 機 EESM
（Electrically Excited Synchronous Motor）に着目して開発を進め、商品化を行った。EESMはその名の通り、ロータに直流電流を流し電磁石とするため、ロータも巻き線構造であることが特徴である。「アリア」では高出力化に伴い、図 19に
図16 「アリア」（2021年）示すようにロータ体積を増大させると同時に8 極化することで、必要な電磁力とトルク応答性を確保した。IPMSMでは一般的に高回転速度運転時にて効率が悪化することが知られているが、今回開発したモーターではロータの磁力を電流で可変できる点を活かし、誘起電圧を抑えつつ要求されるトルクを出せるようロータ・ステータ電流を制御した。これにより高回転速度運転においても効率低下を抑制し、航続距離の延長に貢献している。今回、新たに開発した新モーターにより、今後、
EESMはお客様が求める車両性能に対応し、レアアースコスト・供給リスクにも対処する上で、有効な選択肢となった。

図17 高い空間効率と完全フラットフロアの狙い

図19 8極巻線のロータ構造
図18 底板・冷却プレート 一体型バッテリーパック

10

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

これまでにも述べてきたようにモーター駆動の応答性と制御性の向上を最大限に活かし、走る楽しさを追求することは、常に意識している重要なテーマのひとつである。第二世代「リーフ」に搭載された「e-Pedal」を基本とするモーター駆動制御技
術は、「アリア」でさらに洗練された。「アリア AWD」では電動モーターを前後に2 機搭載し、前後の駆動力を完全に独立して高応答かつ高精度で制御している。このポテンシャルを限界まで引き出し、その価値をクルマの性能で実現することを目指

図21 「サクラ」（2022年）したのが「e-4ORCE」である。
「e-4ORCE」が提供する価値は、3つに大別できる。
1）ドライバーの意のままの走り

最大 195Nmのトルクを発揮する電動モーターと高度な制御

2）路面を問わない安心感

技術によるすばやくなめらかな加速により、従来の軽自動車が3）乗る人すべてに快適な乗り心地（図 20）

苦手な高速道路の合流等も無理なく楽に行うことが可能となっ従来の四輪駆動車に期待される、悪路での走破性だけでなた。また、モーター構造の最適化により、軽自動車としてフラッ

く、普通の道を普通のドライバーが普通に運転している状況下

グシップの名に恥じない最高水準の静粛性を実現している。

にあっても、その価値を享受できることを目指した。すなわち、「サクラ」には「リーフ」から培い磨き続けてきたリチウムイオ「e-4ORCE」
は“いつかのために”ではなく、“いつものために”、

ンバッテリーの技術を投入している。その特徴のひとつがラミ

その価値を体感できる性能向上にも力を注いでいる。

ネート構造セルの採用である。さらに第二世代「リーフ」から採用されているコンパクトな積層構造は積み上げるセルの枚数を自由に変更でき、搭載フレキシビリティが非常に高くなっている。 図 22に「サクラ」に搭 載したバッテリーパックを示す。
40kWhの第二世代「リーフ」ではセルを96 枚直列につなげたパックを2 列並べているが、「サクラ」ではその1 列分を使用した20kWhを採用し、軽自動車のフロア下にある限られたスペー
スを最大限に活用するようにレイアウトされている。
「サクラ」の航続距離はWLTCモードで180kmであり軽自動車の使われ方である毎日の買い物や送迎、通勤用途において十分な航続距離を担保している。特に地方では給油スタン
ドに行くことが大変なケースがあるが、自宅で充電できる「サクラ」であれば、夜に家に帰ってプラグに差し込めば、朝には満充電されているので、軽自動車顧客のカーライフが大きく変わることが期待される。
表 2に本節で紹介した「サクラ」と2.1 節にて紹介した比較

図20 減速時の姿勢制御

的車格が近い「たま」との諸元、および性能の比較を示す。あらゆる点で大幅な性能向上を達成しており、75 年の電気自動

3.3 日本の電動自動車の時代に彩を「サクラ」「サクラ」（図 21）は、日本市場独自の軽自動車というカテゴ

車の大きな進化が伺える。

リーで、シックで先進的なデザインを纏い、軽自動車とは思えないほどの上質で広い室内空間と、電気自動車ならではの力
強い加速となめらかな走りを兼ね備えた軽自動車のフラッグシップカーの役割を担っている。

図22 「サクラ」バッテリーパック

日 産 技 報No.90 (2024)11特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

表2 「たま」と「サクラ」の諸元・性能比較

図 24に「e-POWER」システムを示す。「e-POWER」は、大表2 「たま」と「サクラ」の諸元・性能比較

出力電動モーター、インバータ、ガソリンエンジン、ジェネレー仕様

たま電気自動車 1947年

サクラ 2022年

全長×全幅×全高（ｍｍ）

3,035×1,230×1,618

3,395×1,475×1,655

ホイールベース（ｍｍ）

2,000

2,495

車重（ｋg）

1,100

1,080

モーター

直流直巻電動機

交流同期電動機

駆動バッテリ

鉛蓄バッテリ 40V 6.5kWh

リチウムイオンバッテリ 350V

バッテリ容量6.5kWh

20kWh

定格出力

3.3kW(4.5 ps)

20kW

最高出力

-

47kW

最大トルク

-

195Nm

1充電走行距離65km（計測方法不明）

180km（WLTC)

最高速度35km/h130km/hタから成る一体型パワートレインと高電圧バッテリーから構成
されている。走行にエンジンと小型電動モーターを併用する一般的なパラレルハイブリッドシステムと異なり、「e-POWER」は電気自動車と同様に高出力な電動モーターでタイヤを駆動するガソリンエンジンと電動モーターを融合した電動パワートレインである。エンジンは発電専用として動作し、電動モーターのみで100% 駆動するため、電気自動車そのものの走りを楽しむ
ことが可能である。
「e-POWER」は、これまでの電気自動車開発で培ったモーター制御技術、電動パワートレインの一体化技術に加え、エ3.4 電気自動車の新しいカタチ「e-POWER」

ネルギーマネジメント技術を融合することで実現した。図 25に電気自動車では大出力電動モーターによる電動駆動を活か「e-POWER」システム動作を示す。エンジンとタイヤが直接つAlliance Internal

したスムースで思い通りの加速や、なめらかな減速制御、抜

ながっていないため、エンジン始動タイミングを自在にコント群の静粛性など、とても好評を博した。この電気自動車の走るロールすることができる。発進から中低速まではモーターのみ

楽しさと、ガソリンエンジンの利便性を高い次元で両立させたで走行し、ロードノイズが高まってくる高速域でエンジンを始のが「e-POWER」であり、2016 年「ノート」（図 23）に搭載し動し発電することで、エンジンの作動時間を減らし、静粛性の販売開始した。

高い走りを可能とした。加えて、最も効率の良いエンジン回転
速度域で発電することで、低燃費を実現する。

図23 「ノート e-POWER」（2016年）

図25 e-POWERシステム動作概念図

図24 初代「e-POWER」システム

12

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

国内専用で展開されていた「e-POWER」は、現在、第二という目標を掲げた。本章ではカーボンニュートラルを実現す世代となりグローバルに展開されている。
第二世代「e-POWER」

ると同時に、持続可能な社会に向けた電動化技術の将来の方（図 26）は初代「e-POWER」をあるべき方向に正常進化させた

向性について述べる。

ものであり、システム全体を改良することで、力強さ、スムー

カーボンニュートラルを実現するためには、世の中の自動車

スさ、および静粛性を進化させ、より電気自動車らしいフィーがすべて現在の電気自動車に置き換えられれば実現できるわ

リングを実現した。電動パワートレインを小型化・高出力化し、けではない。そこには電気自動車の更なる効率化が求められるエンジンを発電に特化した「e-POWER」専用エンジンとして、だけでなく、資源循環社会の構築や再生可能エネルギーの促

これまでよりも高い熱効率を利用できるようにした。また、エネ

進など、社会全体で取組んでいく必要がある。（図 29）次節よルギーマネジメント技術に関しても徹底的に見直し、エンジン

り日産の将来に向けた取り組みを紹介していく。

の始動タイミングや電力配分などのシステム制御技術を磨き上げ、さらには新たに開発したロードノイズ推定技術（図 27）やナビゲーションシステムとの協調によるエンジン始動制御など、静粛性と燃費向上に努めている。
走る楽しさの追求においても、電気自動車で培った電動モーター制御技術である「e-4ORCE」および「e-Pedal」と同様の機能を持った「e-POWER Drive」なども搭載し、従来のガソリン車およびハイブリッド車では味わえなかったクルマの扱いやすさ、快適性、安心感を顧客に提供している。

図26 「エクストレイル 第二世代e-POWER」

図28 日産のカーボンニュートラルに向けた取組み

図27 ロードノイズ推定技術によるエンジン始動制御

図29 カーボンニュートラルと持続可能な社会に向けて

4. 社会の発展と共に持続可能な社会に向けて
ここまで75 年にも及ぶ日産の電動化の歴史について述べて

4.1 電気自動車の効率向上と更なるバッテリー進化きた。これからも、日産は環境・エネルギー問題と走ることの日産は今まで述べてきた通り、たゆまぬ努力により電気自動楽しさを高い次元で調和させるべく努力していく。2021 年、

車のハードウェアとソフトウェアを同時に進化させ、走る楽しさ

日産は図 28に示す長期ビジョン「Nissan Ambition 2030」をの向上、および電費と航続距離の改善を達成してきた。一例発表し、ライフサイクル全体でカーボンニュートラルを達成するとして、図 30に日産の航続距離の進化の過程を示す。

日 産 技 報No.90 (2024)13

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

大幅な革新により、車種展開、地域展開を加速させ、より多くの人に電気自動車を広めていき、カーボンニュートラルを実現させていく。

図30 量産電動自動車の航続距離進化

エンジニアの努力の結果、現在の電気自動車は、従来のガ
ソリンエンジン車などと比較して同等または優れていることによ
図31 自動車におけるエネルギーロス割合

り、市場に受け入れられ始めている。
しかしながら、更なる電費改善と、様々な市場要求に応えていくことが電気自動車の普及を後押しし、カーボンニュート
ラルを目指す上で重要になると考える。図 31にガソリンエンジ
ン車と電気自動車におけるクルマが走る際のエネルギーロス発
生領域の比較を示す。従来、ガソリン・ディーゼル等のエンジン車ではパワートレインによるエネルギーロスが大半を占め、自動車の効率向上にはエンジンの熱効率を含むパワートレインの効率向上に主眼を置くことができた。一方、電気自動車は
パワートレイン、走行抵抗、空気抵抗などが比較的等比率でロスを生じる。よって、効率改善を単にパワートレインで考えるのではなく、クルマ全体をひとつのシステムとして捉えることが不可欠となる。電動パワートレインの小型・高出力化によるクルマのデザイン性向上を介した空力改善への貢献、バッテ

図32 将来の電気自動車における車種展開

リー出力密度向上による総重量低減がクルマシステム全体での効率向上に効果的であり、目指す方向性となる。
さらに、電気自動車の市場要求に応え、図 32に示すように
車種拡大を図っていくためには、リチウムイオンバッテリーのエ
ネルギー密度の向上が必要不可欠である。しかしながら、実際には、ここに物理的な限界が存在する。よって、搭載するバッ
テリー容量を大きくし、航続距離を市場の期待値まで高めてゆ
くと、バッテリーの重量が大きくなってしまい、クルマとしての効率が悪化するという悪循環が生じる。ここで期待されるのが
図 33に紹介する全固体電池（以後、ASSB）である。ASSBは、従来比で約 2 倍となる高いエネルギー密度や、大幅な充電時間の短縮、バッテリーコストの低減等により、電気自動車の普及を促進させる技術として期待されている。従来のリチウムイ
オンバッテリーは電解質に液体（有機溶媒）を使用しているが、
ASSBの電解質は固体であることから、熱に強く、副反応が少

図33 リチウムイオンバッテリーとASSBの比較ないため、より多くの材料の組み合わせが可能になる。これにより、よりコストの安い正極材や、より多くのエネルギー密度を持つ負極材を選択することが可能となる。
これらクルマシステムとしての効率向上、バッテリー技術の
14

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

4.2 持続可能な社会に向けたエコサイクル

式会社と共に、クルマとしての役目を終えたバッテリーを、踏自動車は多様な原材料と多くの部品からつくられており、そ切の非常用電源に再利用する取り組み、および株式会社 JVCの集合体として新たな価値を生み出している。日産は、資源のケンウッドと共にポータブル電源販売を開始した。（図 35）ク

利用効率を向上させるとともに、再生可能な資源や再生材のルマとしての役割およびリユース・リパーパスも終わったバッテ採用など資源の多様化を進めてきている。ここでは、バッテリーリーを廃棄するのではなく、そこから材料を取り出してリサイク

循環社会に焦点を当て、将来の展望を紹介する。電気自動車

ルする。（図 34 ④）このリサイクルされた材料が図 34 ①の製が普及すると、多くのバッテリーが流通することになる。バッテ

造工程に戻り、
より安く、製造 CO2を抑えたバッテリーをつくり、リーには貴重な材料が多く使われており、それを資源として循

新しい電気自動車が生み出される。

環させることが重要となる。日産は、電気自動車が市場で広く

今後、流通したバッテリーがそれぞれの役割を終え、戻っ普及していく中で、再利用可能なリチウムイオンバッテリーをてくるバッテリーが増加するため、図 34に示したエコサイクル

有効に活用することを見据え、初代「リーフ」の販売開始当初の確立および貢献技術開発を加速することが重要となる。日産から住友商事株式会社と共にフォーアールエナジー株式会社

は「リーフ」
販売当初からクルマから得られるテレマティクスデー

を設立した。

タを通じ、バッテリー劣化状態 SOH（State of Health）の理解に努めてきた。図 36に使用済みバッテリー劣化状態の評価
に対する適正リユース方法について示す。

図34 バッテリー循環概念図

図36 バッテリー劣化状態と適用先コンセプト

図35 2nd ライフバッテリーの適用先例

図 34にバッテリー循環の概念図を示す。販売された電気自動車は、単なる移動手段ではなく、動く蓄電池、つまりエネル
ギーソリューションとしての利用ができる。（図 34 ②）この取り組みは次節にてより詳細に述べる。クルマとしての利用が終わったバッテリーは、もう一度電気自動車に使うリユースや、

図37 リサイクル循環プロセス

使用用途を変えて使うリパーパスができる。（図 34 ③）日産は前述のフォーアールエナジー株式会社を通じて、JR 東日本株
日 産 技 報No.90 (2024)15特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

日産はリユース・リサイクルを見据え、市場のバッテリーが今どのような状態で使われているか、テレマティクスデータを通じて把握することが出来るようにしている。本データを通じてバッ
テリー状態を把握し、その状態に応じて自動車用再生バッテ
リーや定置用バッテリーとして再利用するバッテリーリサイクル
ビジネスを進めていく。図 37にリチウムイオンバッテリーのリサ
イクル循環プロセスを示す。現状では中古バッテリーを廃却処理してしまう場合があるが、これでは、金属材料を再び使える
図38 日産のV2Xの取り組み

かたちで取り出すことは不可能になる。高価なニッケルやコバ
ルトを純度の高い原材料レベルまでリサイクルする技術開発のみならず、例えば、図 37 内の赤線で示す電極レベルでバッテリーに戻すDCR（Direct Cathode Recycle）技術開発も進めており、このリサイクル技術の構築とビジネスモデルを築くことが急務である。これは地球全体の資源枯渇を避けるだけでな
く、リサイクルによって次につくる新品のバッテリーコストを下げるという好循環をつくることが可能となるためである。

4.3 Vehicle Grid Integration 電力平滑化へ
電気自動車は、社会に新しいエネルギーの活用方法を提供
でき、電気自動車の持つ大容量のバッテリーは、街全体の電力エネルギーとつなげることを可能とする。図 38に日産の図39 福島県浪江町における実証実験

V2Xの取り組みを示す。前述した家とつながる「Vehicle toHome」は市販化され、既に多くの家庭とつながっている。

図 40に日産が目指すAIを利用したエネルギーマネジメント

Vehicle to Buildingの実用化、CommunityやGridレベル

システムを示し、以下に特徴を紹介する。

での実証実験もスタートしており、将来的にはどこに行っても

1. 電気自動車の自律的充放電

社会や街のエネルギーとスマートにつながっていき、電気自動太陽光、風力、水素燃料電池からの発電量と、商業施

車は世の中の電力需給バランスの安定に貢献できると考えられ設の電力需要の情報を基に、PCSに搭載された日産のる。加えて電気自動車は定置型再生バッテリーと組み合わせる

充放電制御システムが、電気自動車の充放電を自律的ことで、再生可能エネルギーの活用を向上させることが可能でに行う。

ある。日産は福島県浪江町にて電気自動車の充放電システム

2. 電気自動車の充放電優先度・タイミング調整を活用したエネルギーマネジメントシステムの実用化検証を開本充放電制御システムが、電気自動車のバッテリー残量始している。浪江町の商業施設が保有する再生可能エネル

や使用パターン（走行距離、出発時刻など）を考慮し、ギー発電設備および、PCS（パワーコンディショニングシステム）

商業施設の電力使用状況に応じて、充放電を行う優先と浪江町公用車である「リーフ」を活用、日産の充放電制御シ車両を決め、必要なタイミングで充放電を実施する。

ステムをPCSに搭載することで、効率的なエネルギー運用を

3. 再生エネルギー有効活用と電力系統安定化

検証し、クリーンエネルギーの地産地消を促進するエネルギー

本システムで商業施設の使用電力のピークを下げること

マネジメントシステムの構築を目指している。

により、電力コストの削減が期待できる。また、電気自動車の充電電力の再生可能エネルギー 100%を目指すことで、エネルギーの有効活用と、電力系統の安定化に貢
献する。

16

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

図40 日産エネルギーマネージメントシステムコンセプト

日産は、電気自動車や定置型再生バッテリーを利用したエネルギーマネジメントシステムの構築により、各種施設や域内
店舗での再生可能エネルギーの利活用を向上させ、低炭素化への取り組みを加速させる。

5. さ い ご に
日産はクルマを単なる移動手段だけでなく、移動のその先へ、社会を前進させるモビリティ、すなわちBeyond Mobilityに向けてクルマの存在意義を再定義していく。それこそが電動化をベースとした100 年に一度の大変革なのではないかと考える。そのため、今号の特集である電動化・知能化・コネクテッ
ドの更なる進化に加え、これまでの自動車業界の常識に囚われない新たな考えや、取り組みが益々大事になる。電気自動車は社会を変えていく大きな可能性を持っている。
参考文献（1）石川和男, わが国における第二次世界大戦直後の電気自動車ブーム, 慶應義塾大学出版会 , 三田商学研究 ,Vol. 63, No.4（2020）

日 産 技 報No.90 (2024)17特集 1: 電動化 - 1. 日産自動車の電動化革命 :「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望

著者

寺地

淳

18

日産技報

No.90 (2024)

特集 1

特集 1: 電動化

2. 新世代 EV 専用プラットフォームにおける高いパッケージング効率の実現
大西

将浩 *

曽根

来*

1. は じ め に

2. EV 車両パッケージの現状

2010 年に、グローバル市場に投入する量産 EVとしてリーお客様が EVに期待する車両パッケージとして、大きく以下

フの発売が開始された。リーフのプラットフォームは、世界初2つが挙げられる。

のリチウムイオン電池搭載 EVであるプレーリージョイEVをは① コンパクトなパワートレインによる、前後方向で広々としたじめ、アルトラEV、ハイパーミニ等の開発で培った電動化技

室内空間術を土台に、ガソリン車と遜色のない高い信頼性・安全性と②

EVらしい「感動の走り」を提供することを目標に開発された。

排気系、プロペラシャフトレスによる、完全にフラットな室
内フロア

その高い信頼性・安全性や走りの良さは、結果としてお客様

しかしながら、実際に双方を両立させるEVの開発はお客様のに受け入れられ、EV 普及に貢献してきた。

想像以上に困難である。

また、パワートレインの一体化や高出力化、ヒートポンプ空

図 2に、市販 SUV 群における車両全長と有効室内長（アク調の採用、高電圧バッテリー容量拡大などの技術を継続的に

セルペダルから後席乗員ヒップポイントの距離であり、居住空

取り込み、航続距離や走りの気持ちよさに磨きをかけてきた。

間の前後長の代表指標）の比較を示す。SUV EV 車のベンチ

今回、
アリア（図 1）に採用した新世代 EV 専用プラットフォー

マークラインはSUV ICE 車に対して前後方向のパッケージ効ム（CMF-EV）を開発するにあたり、リーフで培った高度な信率で劣っていることが解る。また、車型が異なるとはいえ、リー

頼性・安全性を継承・進化させつつ、EVならではの車両パッフもCセグメントICE 群と同等の前後スペース効率となっていケージの実現・航続距離・走行性能の更なる上を通じて、「さる。航続距離確保を目的に大容量高電圧バッテリーを搭載しらにお客様の期待を越えること」を、取り組むべき課題に据たEVでは、車両質量が大幅に増加する。そのため、ICE 車えた。

に対して、低速衝突時の損傷性ならびに高速衝突時の乗員・

本稿では特に広い室内と大容量バッテリーの搭載、高い走高電圧安全確保に必要な衝突ストロークが増え、コンパクトな行性能を達成させたキーポイントについて解説する。

駆動系によるスペースメリットを相殺していた。

図1 日産アリア

図2 SUV群における車両全長・有効室内長比較* 第二製品開発部

日 産 技 報No.90 (2024)19特集 1: 電動化 - 2. 新世代 EV 専用プラットフォームにおける 高いパッケージング効率の実現

また、完全フラットフロアについても、リーフではセンタートパートメントの延長が必要になる。（図 5）

ンネル内にブレーキ配管、冷却水配管、高電圧ハーネスなど

アリアに採用したCMF-EVでは、空調ユニットを圧壊させるを配策しており、お客様の期待に必ずしも応えられていなことにより、必要なクラッシュストロークを確保しつつ、エンジ

かった。

ンコンパートメント前後長を短縮した。（図 6）
空調ユニットは主に熱交換器、冷媒配管、ブロアファン、

3. 新世代 EV 専用プラットフォーム CMF-EV での進化ダクト等で構成されているが、熱交換機とブロアファンモータ
以外の構成部品は樹脂あるいは中空形状であるため、圧壊代

アリアに採用したCMF-EVでは、空調ユニットをエンジンコが存在する。そこで、アリアのフルラップ前面衝突時では200㎜

ンパートメントに搭載するブレークスルーと、機能統合による程度空調ユニット本体を圧壊させる前提で衝突時のFS 特性をパッケージの高密度化を図り、SUV ICE 車のトップベンチマー

空調ユニット割り付けて開発を進めた。

クを上回る前後方向空間効率と完全フラットフロアを実現、実

なお、空調ユニット構成部品のうち、高電圧部品である空際にアリアをご購入されたお客様からも高く評価されている。

気 PTCヒータは、非クラッシャブルゾーンである居室内に搭載（図 2・図 3）

し、衝突時の高電圧安全にも配慮した。

図3 高い空間効率と完全フラットフロアを実現

更に、上記の機能統合部品を計画当初から車体骨格剛性

図4 従来の空調ユニットとクラッシュスペースの関係の前提に織り込むことで、お客様が EVに期待する意のままの操縦性・乗り心地と軽量化を両立させた。

4. 空調ユニットのエンジンコンパートメント内配置
本章以降は、より具体的な達成方策について解説する。従来は室内のインストゥルメントパネル内に配置されていた空調
ユニットを、エンジンコンパートメント内配置に変更し、薄型インストゥルメントパネルを実現したことは、アリアのワールドプレ
ミア等で紹介され、広く知られている。

図5 空調ユニット移動とエンジンコンパートメント延長

しかしながら、単なるユニット搭載位置変更のみでは車両全長に対する有効室内長、すなわち前後方向のパッケージ効率向上に殆ど寄与しない。なぜならば、室内空間が延長される
一方で、空調ユニットを搭載するエンジンコンパートメントは延長せざるを得ないからである。
アリアにおけるブレークスルーは、空調ユニットの移動に加えて衝突時に積極的に圧壊させる構造としたことである。図 4に示す通り、従来の空調ユニットはダッシュパネル後方、すな4

わち非クラッシャブルゾーンに搭載されていた。単純に空調ユ
ニットをエンジンコンパートメントに移動、かつクラッシュスト
ロークを維持すると、空調ユニットの前後寸法分エンジンコン

図6 空調ユニット圧壊前提のクラッシュスペース

20

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 2. 新世代 EV 専用プラットフォームにおける 高いパッケージング効率の実現

ここでは、空調ユニットを安定して圧壊させる方策について解説する。図 7にCMF-EVのエンジンコンパートメント内レイ
アウト図を示す。空調ユニットはエンジンコンパートメント内の最後方に搭載され、その前方には充電器、ジャンクションボッ
クス、DCDCコンバータをアッセンブリしたアッパーパワートレ
インユニットが搭載されている。

図7 エンジンコンパートメントユニット配置図

図8 前突時ユニット挙動ねらいと締結点のスリット構造

前面衝突時には、アッパーパワートレインユニットは衝突事

5. 機能統合による省スペース化と車体剛性の両立

象の中期から後退を開始し、空調ユニットの完全圧壊とほぼ大容量バッテリーの搭載、居室空間の拡大とフラットフロア、同時に最大後退量に到る。様々な衝突形態において、安定的

高い走行性能の実現を目的に、機能統合によるパッケージのに空調ユニットを圧壊させるには、アッパーパワートレインユ

高密度化にも取り組んだ。ここでは主要な2 事例を紹介する。

ニット側面視の初期搭載角度を維持したまま後退させることが第1は、アッパーパワートレインユニット固定構造、
空調ユニッ

望ましく、以下の考え方で挙動コントロールを達成した。

ト固定構造、ストラットタワーバーを統合したカウルトップメン① アッパーパワートレインユニット前方を車体骨格と接続バーである。図 8に示す通り、従来構造において、アッパーパ

し、衝突時の後退挙動を安定させる

ワートレインユニットはサイドメンバー間を接続するメンバー上② アッパーパワートレインユニット後退時に後方固定点ブに、空調ユニットは車室内のステアリングメンバーにそれぞれラケットを切り離し、アッパーパワートレインユニット後搭載されていた。さらに高い操縦性能が求められる車両につ退を阻害しない

いては個別にストラットタワーバーが追加されていた。

上記①の具現化構造として、フロントサイドメンバーと接続

CMF-EVでは、新たに設定したアルミ製のカウルトップメンされたラジエターコアサポートメンバーにアッパーパワートレイ

バーにアッパーパワートレインユニットと空調ユニットの固定、ンユニット前方を固定するとともに、ブラケット許容変形量及ストラットタワーバーの機能を集約することで、固定構造スペー

び変形モードを規定した。

ス低減と軽量化を進めながら、ストラットタワー周りの骨格剛②に対しては、後方固定点のボルト締結部にスリットを設け、性向上を両立させた。（図 9）衝突時の後退入力を受けた時のみブラケットがスライドして抜ける構造を設けた。（図 8）
通常走行時の確実な固定と衝突時のスライドを両立させる
ため、ブラケット剛性や表面処理、寸法精度、締結トルク管理等を徹底している。
上記取り組みによって、新たに空調ユニットスペースをクラッシャブルゾーンとして活用し、十分なクラッシュストロークとお客様の期待である「コンパクトなパワートレインによる、前後方向で広々とした室内空間」の両立が可能となった。

図9 カウルトップメンバーによる機能統合

日 産 技 報No.90 (2024)21

特集 1: 電動化 - 2. 新世代 EV 専用プラットフォームにおける 高いパッケージング効率の実現

第 2は、高電圧バッテリーフレームの多機能化である。従また、フロントサスペンションメンバーのリア側締結点、リア来構造における高電圧バッテリーフレームの主たる機能は、サスペンションメンバーのフロント側締結点と、高電圧バッテ

バッテリー本体保持と衝突や路面干渉をはじめとする様々な入リーフレームとを、サスペンションピンステイを介して結ぶこと力からの保護機能である。

により、サスペンションメンバー締結点横剛性を向上させ、操詳細は高電圧バッテリー開発の稿に譲るが、CMF-EVでは、

舵応答性を高めた。（図 12）

バッテリーフレームにアルミ押し出し材を採用した利点を活かし

この様に、高電圧バッテリーフレームを主要な骨格部品として、上記機能に加えて、バッテリー温調用ウォータジャケットて活用したこと等により、車体側クロスメンバー断面を縮小しと4WD 用のリアモータ・インバータ行き冷却水配管を、新たてフラットフロアを実現させつつ、従来 CセグメントSUVに対にフレーム断面内に統合した。（図 10）

して約 1.9 倍の車体剛性を確保し、低床フラットフロアと乗心

さらに、リアモータ・インバータ行き高電圧ハーネスをバス

地性能をはじめとする動性能との両立を達成した。

バー化して高電圧バッテリーパック内に配策、ブレーキ配管を
高電圧バッテリーパックとサイドシルの間隙に通すことによってトンネルを廃止し、お客様が EVに期待する「排気系、プロペラシャフトレスによる、完全にフラットな室内フロア」を実現した。

図12

サスペンションと高電圧バッテリーとの結合強化

6. お わ り に
開発中にEVを取巻く環境は日々激動したが、リーフで培った高度な信頼性・安全性を継承・進化させつつ、車両パッケー

図10 高電圧バッテリーフレームへ水配管を統合

ジ・航続距離・走行性能について「さらにお客様の期待を越える」という当初目標はぶれることがなかった。

加えて、高電圧バッテリーフレームを主要な骨格部品として

本稿では触れられなかったが、空調使用時や様々な温度条

位置付け、車体骨格ならびにサスペンションメンバーとの結合

件を含む実用シーンでの航続距離や充電性能、高電圧バッテ強化を図った。

リーの耐容量低下特性などもリーフから進歩させることができ

図 11に示す通り、車体フロアに設定したホットスタンプ材のた。さらに、e-4ORCEに代表されるEVならではの走りの良さ

床上クロスメンバーと高電圧バッテリー内クロスメンバーは前やコネクティビリティーによる使い勝手の更なる向上にも取り組

後位置が互い違いとなる様に設定されている。高電圧バッテんだ。

リー内クロスメンバーはサイドフレーム及びサイドレールを介し結果として、アリアは、EVというカテゴリーを越えて、純粋て車体のサイドシルと結合されており、側面衝突時の高電圧なクルマとしても積極的に選んで頂ける製品になったと自負しバッテリーの保護のみならず、車体骨格剛性向上にも寄与し

ている。

ている。

また、CMF-EVプラットフォームは、ホイールベースやトレッドの可変幅を持っており、アリアに対してコンパクトな車両サイ
ズにも適合できるように開発されている。
CMF-EVプラットフォーム採用車種を、これまでEV 購入をためらっていたお客様にもご購入頂くことで、広く持続可能な
モビリティに貢献できることを願っている。

図11 車体フロアと高電圧バッテリー骨格位置関係

22

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 2. 新世代 EV 専用プラットフォームにおける 高いパッケージング効率の実現

著者

大西

将浩

日 産 技 報No.90 (2024)

曽根

来

23

特集 1: 電動化 - 2. 新世代 EV 専用プラットフォームにおける 高いパッケージング効率の実現

24

日産技報

No.90 (2024)

特集１
特集 1

特集 1: 電動化

3. 日産における電気自動車向けバッテリーの進化と今後の展望
大間

敦史 *

田渕

雄一郎 **

田崎

信一 **

諸岡

正浩 **

八田

健太郎 **

枚田

典彦 ***

各種企業・団体に向けてリース販売を実施した。その後も、

1. は じ め に

ミニバン型「ルネッサEV」（1998 年）、超小型 2 人乗りEV「ハイパーミニ」（2000 年）など、現在につながるEV 技術開発を

日産自動車は、持続可能な社会に向けて、2050 年までに重ねてきた。そして、2010年12月に、世界初の量産型EV「リークルマのライフサイクル全体におけるカーボンニュートラルを実フ」を日米欧の主要マーケットに対して販売を開始した。「リー現する新たな目標を発表した。その目標の達成に向けて、フ」には、様々な課題を乗り越えてゼロ・エミッション社会の2030 年代早期より、主要市場に投入する新型車をすべて電実現を目指すといった強い決意が込められている。2017 年に動車両とすることを目指し、より競争力の高い効率的な電気自は、第 2 世代の新型「リーフ」を、2019 年には「リーフe+」を動車（EV）の開発とバッテリーの技術革新を進めている。

それぞれ発売し、航続距離や出力を大幅に改善した。

これまで日産自動車では、「ニッサン・グリーンプログラム」

さらに、2021 年には、新型クロスオーバー SUVである「アを発展させながらクルマや事業からのカーボンフットプリントをリア」を発売した。「アリア」はグローバルに通用するSUVで、最小限に抑えるように継続的な取り組みを行ってきた。そして、スタイリッシュなデザインやEV 専用プラットフォームはもちろ

ゼロ・エミッション車のパイオニアとして、グローバルで累積

ん、モーター、大容量バッテリー（66 kWh, 91 kWh）
、搭載

100 万台以上のEVを販売するとともに、業界団体や政府自治

されるコネクテッド技術、改良版プロパイロット2.0、e-Force

体と連携しながらインフラ整備やEVの価値についての啓発活に支えられた上質な乗り味と静粛性など、現在の日産の最新動も行ってきた。とりわけ、2010 年に世界初の量産型 EVと技術をすべて集結したモデルである。その魅力的なデザインかして販売を開始した「リーフ」は、2023 年 7月時点で累積 65ら、「アリア」はドイツ・レッドドットデザイン賞（2022 年）を始め、万台以上のグローバル販売台数に達している 。その間、バッ

国内外で数々のデザイン賞を受賞した。一方で、2022 年には、テリーの品質と信頼性を犠牲にすることなく、容量や入出力な

全く新しい軽のEV「サクラ」を国内市場に導入した。「リーフ」

どの性能を向上してきた。これまでに、電気自動車に搭載したの開発で培った技術をフル投入するとともに、生活に寄り添い

セル数は累積で1 億個を超えたが、バッテリー起因の重大事ながらも運転する楽しみをもたらし、EVを身近に感じさせる商

故はゼロである。

品である。「サクラ」は、2022~23 年「日本カー・オブ・ザ・（1）

本稿では、2010 年から現在に至るまでに開発してきた「リーイヤー」を受賞した。

フ」を中心に、EVの開発の歴史とバッテリーの進化、並びに、

図 2 a）に「リーフ」および「アリア」の航続距離の変遷を示す。

全固体電池（ASSB）を含めた今後の展望について解説する。

初期型「リーフ」（24 kWh）は、当時の燃費測定基準であった
JC08モードで200 km、第 2 世代「リーフ」（40 kWh）は同・

2. 日産自動車における EV の歴史と400 kmの航続距離である。2018 年 10月に燃費測定基準がバッテリーの進化

WLTCモードに改定され、第 2 世代「リーフ」（40 kWh）はWLTCモードで322 km、62 kWh 仕様では同・458 kmの2.1 EV 開発の歴史

航続距離であり、初期型に対して2 倍以上に進化した。一方、

図 1に、日産自動車におけるEV 開発の歴史を示す。1947「アリア」は2 種類のグレードを有し、B6グレード（66 kWh バッ

年に、最初のEV「たま」を試作し、航続距離 96.3km、最高テリー仕様）の航続距離はWLCTモードで470 km、B9グレー

速度35.2km/hを達成した。また、世界初のリチウムイオンバッド（91 kWh バッテリー仕様）では610 km（社内測定値）であテリーを搭載した「プレーリージョイEV」を開発し、1997 年に、る。

*EV システム研究所

日 産 技 報** パワートレイン・EV バッテリー次世代技術開発部

No.90 (2024)*** パワートレイン ･EV 技術開発本部25

特集 1: 電動化 - 3. 日産における電気自動車向けバッテリーの進化と今後の展望

図 2 b）に「リーフ」
および「アリア」の充電性能の変遷を示す。

2.2 バッテリーの進化

ここでは、バッテリーの残量警告等が点灯してから充電量が

上述のように、初期型「リーフ」の発売から現在に至るまで、80 %に達するまでの充電エネルギー（kWh）を所定充電時間

航続距離や充電性能の改善などEVの魅力を高めるために、（30 分間）で除した値を規格化して示す。初期型「リーフ」にバッテリーの技術開発を進めてきた。図 3に、航続距離と充比べて、第 2 世代「リーフ」および「リーフe+」は1.3 倍の充電

電性能の進化に向けたバッテリーの代表的な技術課題を示す。

受け入れ性となり、より短時間での充電が可能となった。さらここでは、「リーフ」と「アリア」に搭載し、これらの課題解決にに「アリア」では、初期型「リーフ」と比べて2.1 倍まで向上し、貢献してきた代表的なバッテリーのセル・材料技術、および、充電性能を大幅に進化させることができた。

パック・モジュール技術を紹介する。

このような航続距離や充電性能の変遷は、バッテリーやパワートレインを含めた車両全体の様々な技術の進化によって達2.2.1 高容量化に向けたセル・材料技術の進化成したものである。本稿では、それらの中で、主としてバッテリー

航続距離を伸ばすためには、セルのエネルギー密度を向上に由来する技術の進化について述べる。

させることが効果的である。そのためのキー技術の1つは、正極活物質材料の高容量化である。図 4に、正極活物質材料の変遷を示す。初期型「リーフ」では、正極材料として、主として結晶構造がスピネル構造であるマンガン系（LiMn2O4）材料を適用した。これに対して、第 2 世代「リーフ」では、新たに、層状構造を有するNMC 系材料（三元系 :ニッケル/マンガン/
コバルトの混成材料）を適用した。また「アリア」では、ニッケ
ル比率を高め、更なる高容量仕様とした。このNMC 系材料
は結晶構造内にリチウムイオンを高密度に蓄えられ、従来のマンガン系材料に対し、第 2 世代「リーフ」では1.6 倍の、「アリア」

図1 日産におけるEV開発の歴史

では1.8 倍の容量比を、それぞれ実現した。
一方、高容量のNMC 系材料は層状構造であるため、従来のマンガン系材料よりも過充電状態においては結晶構造が弱く、信頼性が低下する可能性がある。今回、信頼性のロバス
ト性向上のため、NMC 材料の組成比、セパレータ層構造を代表とする構成材料および部品の最適化、そして、性能と信頼性のトータルバランスをとったセル設計を実施した。これにより、セルの信頼性を損なうことなく、セルの高エネルギー密度化を実現した。さらに、充電性能を向上させるためにはセルの抵抗を低減する必要があるが、従来のマンガン系材料に対

図2 a）「リーフ」および「アリア」の航続距離

して、NMC 系材料では内部に存在するリチウムイオンが動きやすいために低抵抗化に寄与する。その他、NMC 材料の組成比、負極材料、電極物性、電解液の低抵抗化、セル積層構造の最適化により、初期型「リーフ」に対して50 % 以上の
セル抵抗の低減を実現した。

図2 b）同

充電性能
図3 航続距離と充電性能の進化に向けたEV向けバッテリーの主要な技術課題26

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 3. 日産における電気自動車向けバッテリーの進化と今後の展望

さらに、「アリア」では、LLCを用いた冷却（温調）システムが採用されている。このシステムにはプレートがパック底面部に敷設されており、LLCをチラーで冷却し、プレートに流すことでバッテリーを冷却する。パック内に配置されたモジュール（セル）を均一に冷却するためには、底板全面に均一にLLCを流す必要があるが、パック内部空間はLLC 流路と隔てられた水密空間とする必要がある。これらを効率的に配置するため、
底板、LLC 流路機構、その保護板の3つの構造を一体化した薄型化設計を実現した（図 5 c）。その結果、「アリア」のパッ
クでは温調システムを搭載しているにも関わらず、「リーフ e+」

図4 正極活物質材料の変遷

に対してバッテリーパックの厚さ当たりのエネルギー密度を約2.3 倍向上させたることで、EVトップレベルの体積エネルギー
密度と急速充電性能を実現した。

2.2.2 搭載効率・冷却効率向上を狙った
パック・モジュール技術の進化
航続距離の延伸のためには、セルの高エネルギー密度化に加えて、パックに搭載するセルをできるだけ効率的に充填することが有効である。また、急速充電性能を向上させるためには、
充電中におけるセルの温度上昇を抑えることが重要であり、その方策の1つとしてセルの冷却効率を高めることが有効である。
セルの冷却効率を高めるためには、空冷から水冷（LLC）に変
更して熱伝達率を高めること、および、セルを収めたモジュー
ルを効果的に冷却するパック内レイアウトを最適化することがポ
イントである。
セルの搭載効率を高めるために、初期型「リーフ」に対して、

図5 a）「アリア」バッテリーパックレイアウト（B6）b）同 バッテリーパック側面図（B6 vs. B9）c）同 LLC流路付きバッテリー底板（B6）

第2世代ではモジュール構造を改善した。初期型では、
ラミネー
トタイプセルを4 枚重ねて1つのモジュールとしパックを構成していたが、第 2 世代の40 kWh 仕様は、8セルを重ねて1つ

3. 今後の展望 - 全固体電池への期待 -のモジュールとした。その結果、モジュールを構成する部材を減らし、セルの搭載効率が向上した。さらに、62 kWhの「リーフe+」では、モジュール内でセルのタブを接続する際に、レー

図 6に、バッテリーロードマップを示す。航続距離の革新に

ザー溶接を適用してコネクターを廃止することでスペース効率

向けて、第 2 世代の「リーフ」や「アリア」から、セルのエネルギーを高めた。その結果、40 kWh 仕様のモジュールに対して、

密度と、セル/ パック体積効率（セルの充填効率）を、さらにセルの搭載効率を10% 向上させた。

高めていく。セルのエネルギー密度の向上は、正負極の材料

一方、EV 専用プラットフォームを適用した「アリア」では、フを進化させて実現する。具体的には、負極には従来のグラファ

ラットで広々とした室内空間を実現するために、パックは薄型

イトに高容量のシリコンを加え、正極材料はさらにニッケル割

でフラットな構造設計が求められる。そのため、モジュールを合を増やすとともに高価なコバルト割合を減らす設計を目指す。

薄く広く配置したレイアウト設計とすることで、室内空間を維持

また、セル/ パック体積効率は、衝突耐性や信頼性を維持ししたままセルの充填効率を向上させた（図 5 a）。またその際、ながら、モジュールやパックを構成する部品の簡素化や統合パック外周骨格と電池モジュールの空間が狭くなるために耐衝化を進めていく。同時に、急速充電性能に代表されるバッテリー

撃性の課題が出てくるが、複数のクロスメンバーをパック内にの入出力性能と、耐久性、並びに信頼性を高度にバランスさ

配置することで高い耐衝撃性を実現した。また、B6グレード

せたセル・モジュール・パックの性能・構造設計を進め、電に対してB9グレードでは、高いエネルギー容量を得るために動化を加速していく。中でも、2028 年以降に車載を計画して後部座席下のスペースにもモジュールを配置した2階建て構造

おり、昨今注目を浴びている全固体電池（ASSB）に関する取となっているが、1 階部分の基本構造は共用化を図っているた

り組みについて、以下特筆する。

め（図 5 b）、部品点数の削減にも貢献している。
日 産 技 報No.90 (2024)27

特集 1: 電動化 - 3. 日産における電気自動車向けバッテリーの進化と今後の展望

テリー材料研究から、セル、モジュール、パック、および EV
車両まで、過去のリチウムイオン電池とEVの開発経験から得られた知見を最大限に活用し、実用化に向けて開発を加速していく。

図6 バッテリーロードマップ

日産自動車は、長期ビジョン「Nissan Ambition 2030」に

図7 a）
リチウムイオン電池と全固体電池のセル構成

おいて、2028 年度までに自社開発の全固体電池を搭載したEVの市場投入を目指すことを発表した。全固体電池は、従来比で約 2 倍となる高いエネルギー密度や、優れた充放電性能による大幅な充電時間の短縮、さらにはより安価な材料の組み合わせによるバッテリーコストの低減等により、ピックアッ
プトラックなども含めた幅広いセグメントへの搭載など、EVの普及を促進させるゲームチェンジャーとなる技術として期待されている。
従来のリチウムイオン電池は電解質に液体（有機溶媒）を使

図7 b）
リチウムイオン電池に対する全固体電池の課題用しており、異常時に、可燃性のある有機溶媒が起因で発火事故に至る一因となっている。一方、全固体電池の電解質は固体であり、揮発性・可燃性がないため、一般的には信頼性

4. おわりに - 持続可能な社会に向けて -が高く、温度変化による影響を受けにくい（図 7 a）
。また、液体電解質では正負極材との副反応が理由で選べる材料に制約があるが、固体電解質は「固体」であることから、副反応が少2022 年の経産省の調べによると、現状、国内で1 年間になく、より多くの材料の組み合わせが可能になる。これにより、販売されている自動車 500 万台のうち、150 万台が中古車とよりコストの安い正極材や、より多くのエネルギー密度をもつ

して海外に輸出され、残りの350万台が国内で廃車されている。

負極材を選択することが可能となる。

そのうち、部品として国内リユースされている台数は109 万台

このように非常に優れた技術的特徴をもつ全固体電池であであり、それ以外は国内外における流通先が不明である。また、

るが、実用化に向けては様々な課題がある。例えば、全固体販売元のディーラーに戻されて廃車に至った台数は350 万台

電池は電解液の代わりを固体電解質が果たすため、正負極ののうち42 万台である（2）。

材料と固体電解質は均一に分散し、かつ、固体と固体で形成

冒頭に述べたように、日産自動車は、持続可能な社会に向される各材料間の界面を安定した状態に維持する必要があり、けて、2050 年までにクルマのライフサイクル全体におけるカー

このような条件を満たすような材料設計が不可欠である。また

ボンニュートラルを目指していく。しかしながら、上述のように、セル設計においても、これを維持するような面圧の設計が必要

車の主要部品の循環経路が十分に繋がっていないことが実体となり、さらに生産プロセスでは均一に混ざる条件を見出すこである。現状、EVを製造・販売するために、バッテリーを含とが重要である（図 7 b）。

めた各種部品と車両を鋭意設計しているが、特に、バッテリー

これらの課題を解決するために、最先端の計算科学を用いはEVの基幹部品であり、EV 全体のコストのうちの大きな割合

た材料の特定や、理論的に導かれた理想的な材料を生産可を占めている。せっかく鋭意設計し製造・販売したバッテリー

能な材料に落とし込むための作り込み、試作した電池で起きての多くが、上記のように流通先が不明となってしまっては、資いる現象を解析して要因を特定し改善することなど、グローバ

源、コスト、CO2 排出量、そしてビジネス機会の観点で、会ルな各分野のエキスパートと共同研究・開発を行いながら原社として大きな損失である。

理原則からアプローチしている。今後も、原子分子レベルのバッ

そこで、図 8に示すように、持続可能なバッテリーエコサイ
28

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 3. 日産における電気自動車向けバッテリーの進化と今後の展望

クルを構築することが肝要である。製造したバッテリー・EVを参考文献

販売し、ゼロ・エミッション車としての魅力ある運転や移動手（1）h ttps://global.nissannews.com/ja-JP/

段（含・中古車市場）といった従来の機能に加えて、V2Xとreleases/230725-02-j

呼ばれるエネルギーシステムと連携し、グリッドの安定化やバッ（2）
「蓄電池産業の競争力強化に向けて 制度・ルール・標

クアップ電源、再エネの有効利用など新たな使い方をすること

準 / 需要拡大・国際展開」15-16 ページ, 経済産業省 ,ができる。EVとしての機能を果たしたバッテリーは、比較的

2022 年 3月28日

劣化の少ないものを選りすぐり中古車向けに再生したり、
フォー（3）https://www.4r-energy.com/

クリフトやエネルギー貯蔵システム（ESS）向けに仕分けたり、
リユース・リパーパス用途に展開される。ライフを通じて十分に役割を果たしたバッテリーは、最後、原料まで戻して新たな素材として再生するといったリサイクルを行い、再びバッテリーに使用される。
このようなバッテリーエコサイクルを構築するために、日産自動車は、初期型「リーフ」の販売に先立ち、2010 年 9月にフォー
アールエナジーを設立して、市場から戻ってきたバッテリーパッ
クをリユース向けに販売するビジネスの検討を開始した（3）。そして、2018 年には浪江事業所を立ち上げ、戻ってきた「リーフ」のバッテリーパックを再製品化し、中古車向け、フォークリフ
ト向け、ESS 向けにそれぞれ販売するビジネスを本格的に開始している。
今後は、グローバルにEVの販売台数が増大していく中で、このようなエコサイクルが持続可能に機能させることが必要である。そのためには、EV やバッテリーを循環させて日産圏に戻すための仕組みや技術・サービス、一度製造・販売したバッ
テリーの健康状態が正しく推定できる技術やバッテリーをできるだけ長く使えるような寿命延長技術、簡便で短時間に車からバッテリーを取り外し解体・再生できるバッテリー設計や再生技術、および、環境負荷やコストを少しでも抑えて効率的にリサイクルできる技術の開発とリサイクル網の構築が重要である。
また、これら一連のエコサイクルがビジネスとして成立するような仕掛けや、顧客を惹きつける新たな価値の創造、部品のIDやカーボンフットプリントを一元管理できるような情報プラット
フォームの構築、並びに仲間づくりが肝要である。

図8 持続可能なバッテリーエコサイクル

日 産 技 報No.90 (2024)29

特集 1: 電動化 - 3. 日産における電気自動車向けバッテリーの進化と今後の展望

著者

大間

敦史

田崎

信一

八田

健太郎

田渕

30

雄一郎

諸岡

正浩

枚田

日産技報

典彦

No.90 (2024)

特集１

特集 1: 電動化

4. 電動 AWD（All wheel drive）の進化 e-4ORCE
平工

良三 *

御することが可能となる。このポテンシャルを限界まで引き出し、

1. 電動化および電動 AWD で目指す姿

この 特 性をクルマの 性 能で 実 現することを目指したのが
e-4ORCEである。

日産は、パワーソース（動力源）の電動化とは、単に内燃機

ただし、ここで言うクルマの性能とは、従来のいわゆる四輪

関を電動モーターに置き換えるだけとは考えていない。電動駆動車に期待される、悪路での走破性や、滑りやすい路面でモーターは高応答、高精度で動力を制御できる高いポテンシャの安定感など、限定的なシーンでの性能だけを示しているわルを有しており、このポテンシャルを限界まで引き出し、電動けではない。e-4OECE が目指すのは、普通の道を普通のドラ

モーター駆動の価値をクルマの性能で実現することを目指してイバーが普通に運転している状況下にあっても、その価値を享いる。この考えは、2010 年に発売したBEVのリーフから、以受できることである。すなわち、e-4ORCEは“いつかのために”、

降のe-POWERを含むすべての100% 電動駆動車に一貫してではなく、“いつものために”その価値を体感できる性能向上踏襲されている。さらに、従動輪側にも電動モーターを装備しにも力を注いでいる。

た電動 AWDとは、単に機械的なAWDの機構を電動化した、というだけではない。パワーソースを独立して前後に2 基装備

2. 前後独立した 2 基のパワーソースで実現できるした、と言う決定的な進化を含んでいる。従来の機械式 AWD

新たな運動制御システムは、内燃機関が発生する動力をトランファーで前後に配分し、連結されたプロペラシャフトを通して機械的に従動輪

従来クルマは基本的に、パワーソースである内燃機関が発へ動力を伝達することによって実現されている（図 1）。

生する動力を、ステアリングやブレーキシステムなどが、それぞれの役割を分担して制御し、
「走る」
「止まる」
「曲がる」と言った運動性能を実現している。（図 2）

図1 AWDシステム構成比較
図2 クルマの動きとシステムの役割分担

パワーソースが内燃機関の場合は、電動モーターのように高応答で出力を制御することが困難であることに加え、動力伝達の機械的遅れや、配分の分解能に機械的な限界がある。そしかしパワーソースが電動モーターに置き換わると、従来パのため、総駆動力のみならず、動力の配分においても0.1 秒オー

ワーソースが担当していなかった機能も、パワーソースが受けダーで制御することは難しい。

持つことが可能となる。例えば、モーターの回生能力を巧く制一方電動モーターを前後に2 基装備した電動 AWDシステ

御すれば、従来ブレーキが果たしていた機能の一部をモーター

ムでは、前後の駆動力を完全に独立して高応答、高精度で制が分担することができる。 しかも、モーターの持つ高い制御* パワートレイン ･EV 技術開発本部

日 産 技 報No.90 (2024)31

特集 1: 電動化 - 4. 電動 AWD（All wheel drive）の進化 e-4ORCE性のポテンシャルを巧く活用すれば、これまでに無い滑らかで

3. e-4ORCE が提供する価値

扱い易い特性を実現することができる。その活用例の1つがリーフで採用された“e-Pedal”である。
さらに、電動モーターを独立して前後に2 基搭載する電動e-4ORCEが提供する価値は、以下3つに大別できる。
（図5）

AWDシステムでは、パワーソースである電動モーターが制御

1）
ドライバーの意のままの走りできる動きが増える。例えば、車体のピッチングやヨーイングと

2）路面を問わない安心感

いった、これまで動力源が制御するとは考えられていなかった

3）乗る人すべてに快適な乗り心地

動きも、
条件は限定的ではあるが制御できる対象となる。
（図 3）

以下、これらの価値をそれぞれ解説する。

図5 e-4ORCEが提供する価値

3.1 ドライバーの意のままの走り
クルマは4つの車輪で車体を支えているが、各車輪に掛か

図3 電動駆動AWDが獲得した動きる荷重（輪荷重）
は、路面や車両状態により、常に変化している。

e-4ORCEの技 術 的 枠 組みは、100% 電 動モーター 駆 動

輪荷重に伴って各タイヤが力を路面に伝えられる能力（=タイAWDを前提として、車両内の各システムの役割を再定義し、ヤグリップ力）（図 6）も変化するが、これをバランスよくすべて

電動モーターの高いポテンシャルを最大限に引き出すことで、のタイヤが限界内で余裕を持つように制御することで、安定しクルマの性能を従来の内燃機関車および機械式四輪駆動車でた走行が実現できる。e-4ORCEは、路面状況や走行状況には到達できなかったレベルにまで引き上げることだ。日産は、応じて、変化する輪荷重に応じたタイヤグリップ力の変化を考「GT-R」のATTESA E-TS（電子制御トルクスプリット四輪駆動

慮して駆動力を前後輪に配分する。（図 7）さらに状況に合わシステム）や「エクストレイル」のインテリジェント4×4システム

せ4輪のブレーキとの統合制御により左右の駆動力配分も制御などから得た、駆動力制御とブレーキ制御、そしてシャシー制

し、減速時以外にもブレーキ力を組み合わせ、走行性能を高御の効果を最大化するためのノウハウを持っている。そして、めている。

電動モーター駆動とこれらの先進四輪駆動システムを開発してきた長い経験が、2つの電動モーターを使った先進的なAWDシステムe-4ORCEの開発に貢献した。（図 4）

図6 タイヤグリップ力と駆動力

図4 e-4ORCEへ至る技術の流れ

32

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 4. 電動 AWD（All wheel drive）の進化 e-4ORCE

地域や季節・天候により変化する路面状況を問わない安心感を提供する。以下、特徴的な走行シーンを例にして解説する。

図7 駆動力で各輪の曲げる力を制御する

図8 旋回加速中の駆動力配分制御

例えば、前輪駆動で旋回中に加速すると、クルマの走行ラ
インは外側にずれていく（アンダーステア）。そのため、ドライ
バーはステアリングを切り足す（修正操舵）か、速度を落とし滑りやすい路面での発進て対処しなければならない。（図 8-a） これは輪荷重で決まる

滑りやすい路面で強めに発進加速を行うと、駆動輪がスリッ

摩擦円の限界値の一部を加速する駆動力で使うことによってプする場合がある。それでもAWD 車の場合は、適切に駆動

前輪の曲げる方向の力が弱くなるために起こる。しかしこのと力を四輪に配分させ、圧雪路などでは発進機能には問題ない

き、後輪のグリップ力には曲げる方向の力に対してまだ余力が場合が多い。ただし、従来の機械式 AWDの場合、滑りを検ある場合が多い。

知してから、駆動力の配分を最適化、およびパワートレインの

この状況下においてe-4ORCEは、前輪が摩擦円の限界値

トルクダウン、必要に応じてブレーキを用いた車輪速の抑制、を超えないように、前輪の駆動力を低下させ、低下させた駆などを行って挙動を安定させるが、これらに手続きがクルマの動力を後輪に配分する。また、ブレーキとの統合制御によりク

挙動に反映されるまでには一定の時間を要する。結果として、ルマの挙動が安定するよう左右の駆動力配分も最適化し、ドラ

ドライバーに車輪の滑りを感知させ、不安感を与える可能性

イバーが気づかない間に自動で4 輪へ最適な駆動力の配分をが高い。

逐次行っている。（図 8-b）
旋回終了時には、旋回中に発生したヨーを収めるために、
後輪の駆動力を抜いて前輪に配分することで、後輪の横力は増加する。これにより、旋回中の慣性力でクルマが過度に内側に向く挙動（オーバーステア）を抑えられ、安定感のあるコー
ナーの脱出が実現できる。（図 8-c）
この間、修正操舵は最小限に抑えられ、ドライバーはクルマの動きはステアリング操作に忠実で、滑らかで安定感がある、と感じると期待される。

図9

この制御は一見すると、限界性能を試すような特殊な運転

滑りやすい路面（イメージ）

環境下でしか恩恵を感じられないではないか、と思われるかも図 10に、圧雪路にて0.3G 程度の加速で発進した場合に、しれない。しかし、通常の運転環境下においても、ドライバー

e-4ORCEと機械式 AWDでどのような挙動の違いがあるかを

は無意識のうちに、大なり小なり修正操舵を行いながら運転し表したデータを示す。機械式 AWDでは、発進直後に車輪のている場合が多い。これらの修正操舵をドライバーが気づかな回転数から算出される速度（車輪速）が、車体速から乖離するい間にクルマが制御で自動的に低減させることは、“ 疲れにく

状況が確認できるが、これは車輪の滑りが発生していることをい” や“ 運転し易い”といった価値を提供すると考えている。

示している。これにより、前後 G（加速度）が安定せず、車体挙動も不安定になるため、不安感を与える可能性が高い。一3.2 路面を問わない安心感

方 e-4ORCEでは、モーターの緻密な制御により、車輪の滑り

e-4ORCEは、日常生活における運転・走行シーンにおいては殆ど認識できないレベルに抑えられ、Gも安定していることも価値を享受できることを狙っているが、従来からAWDに期が分かる。

待される濡れた路面や氷結した路面、雪道など一般に走行がこのようにe-4ORCEは滑りやすい路面での発進シーンにお不安定になるような状況下においても性能を磨き上げることで、
日 産 技 報No.90 (2024)

いて、車輪の滑りを抑えた安心感を提供する。
33

特集 1: 電動化 - 4. 電動 AWD（All wheel drive）の進化 e-4ORCEり）を維持しながら走行することになる。機械式 AWDの場合、この必要なスリップ率を安定的に維持することが困難で、過度な滑りを発生させてしまう傾向にある。これを抑えるためライ
バーは、過度な滑りを感知するとアクセルを戻す操作を行うが、逐次変化する路面で、データからは滑りに伴うトルクハンチン
グが発生していることが確認でき、安定した駆動力を確保することは難しい。一方 e-4ORCEでは、モーターの高いトルク応
答と緻密な制御により、一定の滑りを許容しながら、滑らかに発進と加速を実現していることが分かる。

図10 圧雪路での発進

深雪路での走行
タイヤが沈み込むような深雪路では、タイヤが雪に埋まることによる走行抵抗に打ち勝つ駆動力が必要である上、タイヤと路面間の摩擦力は小さく、過大な駆動力は空転を招く。

図12 深雪路での走行

3.3 乗る人すべてに快適な乗り心地
電動モーターの持つ高い制御性のポテンシャルを巧く活用
すれば、減速力に関してもこれまでに無い滑らかで扱い易い特図11 深雪路での走行（イメージ）性を実現できることは先に言及したが、電動 AWDではさらに

このような条件下においては、走行抵抗に打ち勝つ駆動力

高いレベルの快適な乗り心地の提供に貢献できる。

を与えつつ、同時にタイヤを過度にスリップさせないための緻

前輪駆動車の場合、電動車であってもフロントに搭載され密なモータートルクコントロールが必要になる。e-4ORCEではたモーターで回生ブレーキをかけるため、減速力は滑らかでタイヤの接地荷重に合わせた最適な前後のモータートルクをあっても、クルマの前方がグッと沈み込む現象が発生する。

制御し、ブレーキ制御の協調により、安定した発進および走e-4ORCEでは前後に搭載された2つの電動モーターの回生ブ行を実現している。

レーキを最適に制御することで、減速時のクルマの沈み込みや図 12に、深雪路の発進においてe-4ORCEと機械式 AWD

揺動を抑えることができる。（図 13）そのため、発進と停止をでどのような挙動の違いがあるかを表したデータを示す。

繰り返すようなシーンにおいても乗員は前後の揺れを感じるこ

このような路面では、路面との摩擦力だけでは増加する走とが少なくなり、車酔いが低減されるなど、快適にドライブを行抵抗に打ち勝つ駆動力が得られない場合があり、積雪を後楽しむことができるようになると期待される。もちろんドライバー

方に掻き揚げることによって、不足する駆動力を担保する。すだけではなく助手席や後席に乗る人にもスムーズで快適な乗り

なわち、積雪を後方に掻き揚げるための一定のスリップ率（滑心地を提供することができる。
34

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 4. 電動 AWD（All wheel drive）の進化 e-4ORCE

4. まとめと今後の展望
ここまでに記述したとおり、e-4OECEは、従来の四輪駆動車に期待されるシーンでの性能だけではなく、日常の使用で体感できる性能を磨き上げることにも力を注いできた。すなわち、四輪駆動車の進化というより、クルマそのものを進化させる技術の一つと考えている。また、繰り返しになるがこれらの卓越した性 能は、日産 車のラインナップにおいてはBEVおよび
e-POWERとの組み合わせによる100%モーター駆動のAWD
車だけが獲得できる。

図13 減速時の姿勢制御

電動モーターを2 基装備したポテンシャルを限界まで引き出
この制御は、前後輪のタイヤの駆動力Ff、Frと前後サスペすことが e-4ORCEの狙いである、とはじめに言及したが、現ンションのアンチスカッド角θf、θrの量に応じて式（1）に示す

時点ではまだ100%ポテンシャルを引き出せているとは考えてような車両重心回りのモーメントが発生することを利用している。

いない。すなわちe-4ORCEはさらに進化する余地があり、日（図 14）

産はこの技術を進化させ、クルマの価値を向上させることを

前後輪の駆動力や配分を加減速時に適切に変化させること狙っていく。
電動駆動車の時代は今はじまったばかりであり、制御技術に限らず、ハードウェアを含めた技術進化の可能性はまだまだ広がっている。従来 1 基であったパワーソースを、2 基搭載することは決定的なハードウェアの進化であったが、将来的には
さらに3 基、4 基と搭載数を増やすことが既に提案されている。
これらの将来的な進化に対しても、ポテンシャルを限界まで引き出し、価値をクルマの性能で実現することによって、モビリティの進化を牽引していきたい。

図14 前後駆動力によるピッチコントロール

で, 車両に発生するピッチ角θを理論的には任意に制御することができ、従来の機械式 AWDシステムでは不可能だった挙動を実現できる。従来技術しては、サスペンションを直接制御するエアサスペンションなどのデバイスを使った車体姿勢制御は存在しているが , 本制御はサスペンションの可変機構を用いることなくピッチングの抑制を実現することができる。

さらに、体感的な快適性向上には、絶対的なピッチ角だけではなく、ピッチの変化率、すなわちピッチレートや、ピッチ回
転中心前後位置の変化による、乗員の上下動変化も重要であることが実験的に確認されており、e-4ORCEでは、ピッチ角に加え、上記 2つのパラメターも制御し、快適性向上を図っている。
尚、この制御はe-4ORCEの正式な市場投入前に発売された、ノートのe-POWER 4WDにも先行採用された。
日 産 技 報No.90 (2024)

図15 パワーソースの数

35

特集 1: 電動化 - 4. 電動 AWD（All wheel drive）の進化 e-4ORCE

参考文献（1）日産技報 No.87 特集 2: 成長するe-Power 6. 価値を高める電動 AWD 技術 , 平工 良三

他2名（2）日産技報 No.88 特集 2: 次世代のフラッグシップ ARIYA
7.日産 が 考える電 動 AWDの 進 化「e-4ORCE」, 富 樫
寛之

他2名（3）日産技報 No.89 特集 1:「タフギア」×「上質」新型エクスト
レイル 4. 本 格 SUV へ のe-4ORCE 適 用, 片 倉

丈嗣

他1名（4）自動車技術会 2022 春季大会 :ドライビングシミュレータとCAEを用いた電動 AWD 車加減速挙動設計手法の開発 ,
町田 直也

他3名

（5）自動車技術会 2022 春季大会 : 前後 2モーター車における旋回ライントレース性向上のための制駆動力統合制御シ
ステムの開発 , 平

諒介

他3名

（6）1 5th International Symposium on Advanced
Vehicle Control, AVEC’22:Pitching Motion Control
for Dual Motor AWD Vehicles

to Provide both

Acceleration Performance and Ride Comfort,
Tadashi Iwamoto 他 2 名

著者

平工

良三

36

日産技報

No.90 (2024)

特集１

特集 1: 電動化

5. e-POWER の EV-nessを創り出すシステム技術
羽二生

倫之 *

伊藤

知広 *

澤田

孝信 **

秋山

秀勝 ***伊藤あずさ *1. はじめに :e-POWER のシステム制御コンセプト
e-POWERはEV*1 の高出力なモーターによる気持ちよい走りをより多くのお客さまに楽しんで頂けることを基本コンセプトとして、開発を進めてきた。本章では、発電のためのエンジンを積むe-POWERにおけるエンジンの始動タイミングや、電力配分などのシステム制御技術について解説する。
e-POWERの開発で目指した方向性は、他のシステムにないEVらしい走行フィーリングである。日産自動車におけるEVのKey Elementsは、以下の3つである。

図1 e-POWERシステム制御概念図- Quietness:エンジン車にない圧倒的な静粛性

2. e-POWER のシステム制御の概要- Smoothness:ショックの無い滑らかな加速、減速フィール- High Response:ドライバー操作に遅れなく反応し、かつ、操作量に的確にリンクするトルク特性

図 1にe-POWERの シ ス テ ム 制 御 の 概 要 を 示 す。

上記の性能を達成する方策として、e-POWERでは、バッテ

e-POWERのシステム制御は同じモーター駆動車両である、

リーとエンジンの電力供給をコントロールするエネルギーマ

BEV*2 をベースとしており、駆動力を演算するパワーマネージ

ネージメントと、モーター駆動らしいトルク特性を実現するパメントはBEVと同じ制御を使用している。電力量マネージメン

ワーマネージメントの両システム制御を軸として開発した。

トを行うエネルギーマネージメントは、バッテリー関係の制御

Quietnessの要素では、発電要求によるエンジンの始動 - 停方式はBEVと共通であり、エンジン+ 発電機はe-POWER 固止のタイミングとその作動音の違和感を無くすエネルギーマ

有の追加制御ブロックである。BEVの場合は、上記のエンジ

ネ ー ジメントが 重 要 で ある。 また、SmoothnessとHigh

ン+ 発電機の代わりに充電システムが組み込まれている。

Responseの要素では、ドライバー要求に忠実なモータートル

駆動力演算部であるパワーマネージメントを実績のあるEV

ク指令の演算と、そのトルク指令に応じた電力をエンジンおよのものを活用しているため、リーフの開発で培った、滑らかでびバッテリーから最適に供給するパワーマネージメントと、消高応答の駆動力特性をe-POWERでも実現している。

費したバッテリー電力を再充電するエネルギーマネージメント

また、 エン ジン 回 転 数 を自 由 にコントロ ー ル で きるが重要である。

e-POWERでは、ドライバーの加速要求に応じて、エンジン回

本章では、e-POWERシステムの基本制御機能であるエネ

転上昇スピードを変更し、エンジンの音を加速感の演出に活ルギーマネージメントとパワーマネージメントの両輪の進化に用した。電動車のレスポンスの良さ、力強さに加え、エンジン伴う性能向上について説明する。

音の上昇感による加速の伸び感を具現化した。

* 車両計画・性能計画部

日 産 技 報** 技術企画部

No.90 (2024)*** パワートレイン ･EV 性能開発部

37

特集 1: 電動化 - 5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術

図2 エネルギーマネージメントの進化

以降、いかにエンジンの存在を気付かせないようにシステムを動かしてきたのかについて説明する。

図4 エンジン動作点の決め方

図5 エンジン点火タイミングとフロア振動の関係

3. 静粛性への挑戦 : エンジンの存在を気付かせない術
e-POWERおいて、エンジンとバッテリーの制御方法が、静粛性、燃費や動力性能、暖房冷房などの多岐に渡る機能、性能に影響する。このエンジンの動作とバッテリーの充放電量をコントロールする制御機能をエネルギーマネージメントと呼ぶ。e-POWERの技術の進化は、このエネルギーマネージメン
トの変遷とのつながりが強く、図 2にその進化を示す。
e-POWERの静粛性は、先行車両で構築した、「エンジンの存在をなるべく隠すため、エンジンの発電は車両暗騒音以下で粛々と実施する」というコンセプトがベースである。そのた

図6 ノートe-POWERにおけるロードノイズのエンジン回転数の概念図

め、エンジンの作動領域は可能な限り、高車速で実施する方式であるが、先も述べたように、様々な要件からエンジンの始動要求がでるため、暗騒音の高い高車速域のみでの発電ということにはならない。
38

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術

3.1 初期のエネルギーマネージメント

3.2 市場実績から見出した新たなシステム制御

2016 年発売のノートe-POWERのプロジェクトを開始する

ノート、セレナでのエネルギーマネージメントは、加速意図

時点で、
コンパクトカーの車載要件、コスト要求に見合うように、に忠実で、アクセルとのエンジン始動の連携を重視する方式で先行車両に対し、バッテリーの出力および容量を大幅に小さくあった。より、静粛性を高めるために、キックスではこのコンセしたシステムとして開発を進めることとなった。先行車両で開プトを変更し、よりエンジンを停止している領域を拡大しなが発した、エンジンの作動音を車両の暗騒音で隠すというコンセ

ら、従来通りのSOCマネージメントを行う制御を開発した。

プトをベースに、高い燃費性能を目指した。

実走行のデータより、日本市場での交差点右折や信号待ちからの発進などの比較的加速が継続しないようなシーンでは、必要となるエネルギーが小さくて済むため、エンジンによる
SOC 回復の発電要求は小さいと考えられた。
それにより、SOC が低い領域まで極力EV 状態を保持して、よ図7 日本市場における加速度分布

エネルギーマネージメントの基本的なコンセプトは、走行に

図8 新旧制御によるエンジン作動状態の比較

必要な電力を最も高効率な発電で確保することである。その動作概要を図 4に示す。e-POWERは車速に拘束されずにエンりドライバーにEV 走行の静寂性を訴求できるエネルギーマ

ジン動作点を自由に選べるため、車両要求出力に応じて最良ネージメントのコンセプトとした。

燃費線上の動作点で発電を行うことができる。また、車両要

上述の制御を具現化するポイントは、EV 走行を維持する上

求出力と最良燃費点発電出力の差をバッテリー入出力電力で限加速度と、許容 SOCをどのように設定するかである。これ補填することで最良燃費点の使用頻度を高め、燃費を向上さ

らのバランスを最適に設定しなければ、加速時のバッテリーア

せている。

シスト電力の低下や確実にエンジン停止したいシーンでの発電

さらに、低速領域では、エンジンでの発電を停止し、バッテ継続など副作用が生じてしまう。

リーからの供給電力のみでEV 走行 できるように設定し、バッEV 許可領域の適正化のため、ノートやセレナでの実走行

テリーのSOC（State of charge）が高い状態であれば、よりデータを数十万 km 収集し、それらのデータ分析を行い、日高速領域でもEV 走行を可能とした。エンジンの作動条件が本市場における加速度の分布を調査した。図 7に日本市場に車速に拘束されないe-POWERでは、より高車速までEV 走

おける約 30km/h 以下の低速域での加速度分布を示す。一行ができる。

般的な使用の中では0.15G 程度の加速度でEV 走行を保持で*3

また、エンジン始動の振る舞いも静粛性に重要な要素であきれば概ねエンジンの始動を回避できることがわかる。また、る。エンジンは低回転数領域に共振帯を持っており、この領必要な車速域ごとの 1 回の加速―減速当りでの消費エネル

域の滞在時間が長いとフロア振動を発生させ、静粛性に大きギーなどのデータを得ることができ、エンジン始動ポイントのな影響を与えてしまう。e-POWERでは、大出力の発電機をエ適正化も可能となった。

ンジンスタータとして用いることにより、図5に示すように、
パワー

市場データの分析に基づいた新コンセプトのエネルギーマ

トレインの共振回転数を素早く通過させるため、エンジン始動

ネージメントの採用により、エンジンの発電によるエネルギー供時の振動を抑えることができる。

給タイミングをより高車速側にシフトさせることが可能となった。

日 産 技 報No.90 (2024)39

特集 1: 電動化 - 5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術

このエネルギー供給タイミングを高車速側にシフトさせることは2つの効果がある。一つ目は、暗騒音の低い低車速での始動頻度の低減（エンジンの“ 短時間での始動 - 停止 ”の頻度を低減し）、二つ目は、高車速でまとめて発電することで、エンジンの始動停止頻度を下げ、発電システムの効率的な使用を可能にしている。
新旧のエネルギーマネージメントでのエンジン動作を図 8に示す。低速域でのエンジン始動頻度、特にエンジンの短時間

図11 タイヤ角加速度とロードノイズの関係での始動 - 停止の頻度を削減することができ、30km/h 以下の領域では、旧式のエネルギーマネージメントに対して、約 7 割のエンジン始動を削減することができた。本制御による静粛性向上の影響は大きく、e-POWERの大きな進化の一つと言える。

図12 路面検知制御の有無によるエンジン始動の比較

3.3 積極的にロードノイズを推定するシステム制御
これまでのエネルギーマネージメントは、市場データの分析
結果など、Off lineで設置した条件を基準に、ドライバー操作、SOCなどから、エンジンの始動タイミングを決めてきた。さらなる静粛性の向上として、実路での路面の粗さに起因するタイ

図9 ロードノイズ推定によるエネマネのコンセプト

ヤノイズに着目し、ロードノイズが発電時のエンジンノイズを超えるときに発電を行い、逆に路面が滑らかなときにEV 走行を行う新たなシステム制御を考案した。図 9にロードノイズ推定
によるエネルギーマネージメントのコンセプトを示す。
経験上、路面が荒いほどタイヤの発するロードノイズは大
きいように感じられてきた。そこで、路面の粗さを推定する手法として、タイヤの角加速度に着目し、路面との関係性を計測した。
図 10に路面粗さとタイヤの角加速度の関係を示す。路面粗さが大きいほど、タイヤの角加速度は大きく変動していることが明らかとなった。続いて、図 11にタイヤの角加速度とロード
ノイズの関係性を示す。この図からもわかるように、タイヤの角加速度とロードノイズは強い相関があることが明らかとなった。

図10 路面粗さとタイヤの角加速度の関係

そこで、タイヤの角加速度をリアルタイムで計測し、所定時間以上この角加速度の大きさが連続した場合に、路面が荒く、ロードノイズが大きいと判定するロジックを開発し、2020 年発
売の新型ノートに採用した。図 12に路面検知制御の有無によるエンジンの始動タイミングの比較を示す。本制御を用いることで、ロードノイズが高い領域でエンジンによる発電制御を行うことができ、静粛性をさらに向上させることが可能となった。
40

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術

体感的には、エンジンの始動のタイミングがわからず、気が図 13に先読み充放電制御のコンセプトを示す。ナビ上で目付けば、SOC が回復しているような印象を提供できたと考え的地を設定すると、ナビから、ルート上の約 7 ㎞先までの勾配ている。

や平均車速情報をシステムコントローラに送り、そこまでの消また、本制御は、ロードノイズが大きい領域でまとめて発電費電力量を算出する。このデータは走行中に随時更新され、するため、エンジンの始動回数を減らす効果もあり、始動に伴

都度、エネルギー消費量を推定し、それに基づき、バッテリー

う過渡的な燃料消費量を削減でき、燃費にも貢献できている。

のSOCをコントロールする。

本制御は、リアルタイムでシステムを最適化するものであり、これらの情報を元に主に2つの機能を開発した。1つは、下外界情報を用いた初のエネルギーマネージメントである。このり勾配でエネルギー回収を行うために、下り勾配になるまでに、ように従来のドライバー要求やシステムの状態以外の情報で、バッテリーのSOCを下げる制御。もう一つは、目的地の前後

賢くシステムを動作させる方策を「知能化技術」と定義し、新500mで積極的にEV 走行ができるように目的地周辺でSOC

型ノート以降はこのような知能化によるさらなるエネルギーマを上げる制御である。

ネージメントの改善を行っている。

図 14に下り勾配でのナビ情報とバッテリー SOCの関係を示す。下り勾配に到達する前に、回生で得られるエネルギーを演算し、その分のバッテリー SOCを下り勾配を 走る前に下げ3.4 NAVI 情報を活用したシステム制御
次に、NAVI 情報を活用し、走行エネルギーの先読みを行い、ておく。その結果、下り勾配走行中にエネルギーを、バッテリー

目的地近傍でのEV 走行を積極的に可能とするエネルギーマ

を満充電とさせることなく、つまりは、無駄にすることなく回収

ネージメントの開発に着手した。

できる。

図13 先読み充放電制御のコンセプト

図14 ナビ情報とバッテリーSOCの関係図

図15 先読み充放電制御の効果（目的地前EV走行制御）

日 産 技 報No.90 (2024)41

特集 1: 電動化 - 5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術

図 15に本制御のもう1つの機能である目的地前 EV 走行制
御の効果を示す。今回はほぼ平坦な市街地を約 10km 走行するシーンで評価を行った。先読み充放電制御により、SOCは目的地に向けて従来制御よりも高めに推移し、目的地となる自宅の前後 500mでEV 走行を継続する結果となった。特に特徴的なのが、自宅からの会社への復路での起動直後の連続発電状況の有無である。自宅近傍ではより静かに走行させたいという狙いが具現化できている。
また、本制御により、エンジン停止時間は従来制御に対して約 2 割増加している。主な違いは目的地前後約 500mの領域でのエンジン停止であり、経路全体での静粛性に貢献できている。本制御は新型セレナから採用されている。

図17 低SOCでの電力配分

これらのように外部より様々な情報を取り込み、より静粛性などを向上させる知能化技術は今後の注力領域となると考える。

4.1 SOC によらない加速性能の実現
BEVに対してエンジンからの電力供給を受けて駆動する

4. 心地よい加速への挑戦 : 電力供給と加速感の両立

e-POWERでのパワーマネージメントの改善ポイントは、バッ
テリーの出力が低下したときにでも、加速感の低下を感じさせリーフで培った駆動力制御は、市場で好評を得ており、こない制御である。

の流れを汲んで、e-POWERのパワーマネージメントは開発さ

図 16はバッテリー充電量 SOC が高く、出力に十分に余裕れた。しかしながら、電力供給がバッテリーのみであったEVある状態での加速時エンジン始動状態を示しており、可能なに対し、e-POWERではバッテリーとエンジンの双方から電力限りエンジン発電を抑制してEV 走行を維持して、走行できる供給されるため、エンジンの発電電力の遅れが動力性能に影ようにしている。一方、図 17ではSOC が低く、バッテリーだ

響する。

けで十分な出力を確保できなくなる条件で、早めにエンジン発

本章では、これらの課題に対する対策を説明し、e-POWER

電を開始して加速度の低下を感じさせないようにしている。この加速感の向上につながるシステム制御技術を説明する。

のような制御により、システム状態によらず同様の加速感を実現させている。

図18 加速意図に応じたエンジン回転数の振る舞い

図16 高SOCでの電力配分

42

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術

4.2 加速感と燃費の両立
前述のようにe-POWERでは、加速意図が強いときにエンジンを併用することで車両の要求パワーを満たす。
エンジンの作動音の高まりは、EV-ness*4 の静粛性に反する部分もあるが、エンジン回転数を自由に制御できるe-POWER
では、アクセル開度などに代表させるドライバーの加速意図に応じて、加速感を演出するようにエンジンの回転数の変化を設計した。
図 18にアクセル開度ごとのエンジン回転数の振る舞いを示す。燃費性能も重要であるので、開度が低い場合は、最良燃費点を維持できるように制御し、燃費と静粛性の要求をバランスさせる。加速意図の強さに応じて、回転数の上昇率および

図19 VCターボとの組み合わせ特性

目標回転数は加速感を向上させ、駆動で要求される電力を確保しつつ、エンジン音による加速感を演出する。
これ らの 制 御 は、 小 排 気 量 のNAエン ジンを 有 する

他社の車両はエンジンが NAということもあり、素早くエンジ

e-POWERで用いられ、よりEVに近い駆動力をどのような状

ン回転数を上げて所望のパワーを供給するような設定が成さ

況でも発揮できるように開発された。

れている。そのため、車両の加速とエンジン回転上昇の関係が悪く、エンジン回転数が上限に張り付いた状態で車両だけ

4.3 ハイパワーシステムでの加速感の向上が加速するような違和感を生じている。そのため、シンクロ感

新型エクストレイルでは、初のターボエンジンとの組み合わを感じない領域のさらに上にエンジン回転数が存在している。

せとなった。ターボエンジンの特徴はトルクの向上であるが、一方、エクストレイルでは上述の回転上昇と加速度のバラン

過給圧が上がるまでのラグが存在する。e-POWERでは、バッス制御（これをリニア制御と称する）により、エンジン回転数のテリーのアシストを積極的に活用し、スムーズで力強い加速を上昇を抑え、シンクロ感を感じる領域に収めることで、加速の実現する。

伸び感の演出に一役買っている。

図 19にVCターボを組み合わせたe-POWER の加速特性

このリニア制御により、Global Modelであるエクストレイルを示す。バッテリーアシストによるレスポンスに優れた加速度

は、エンジン回転の振る舞いを気にされる欧州のお客さまにもの立ち上がりを見せるが、その後に続くエンジントルクが加算

好意的に受け入れられている。

されるとターボラグにより、加速度の棚、つまりは加速が延び

5. さらなるシステム制御の進化ない領域が発生してしまう。そこで、過給圧の高まりに連動したバッテリーアシストを行うとともに、エンジン回転数をより加速感に連動するように上昇率を抑制することで、滑らかで力強

本章で説明してきたエネルギーマネージメント、パワーマ

い加速力と、気持ちの良いエンジン回転の上昇の両立を実現

ネージメントは、今後もさらに磨かれて、次世代のe-POWERした。

に採用される計画である。

図 20に他社の従来型 HEV の 4WD 車両との加速時のエン

今後のe-POWERのさらなる進化は、主に知能化による実ジン回転数の比較を示す。図中に評価者によるエンジン回転用域での価値向上に主眼が置かれる。ますます厳しくなる排上昇と加速のシンクロ感を感じる、感じないポイントを示して気規制や、燃費競争などに立ち向かうためにも、これまで以いる。

上に活用できるデータの範囲を広げ、例えば、リアルタイムでのクラウド情報からの渋滞対応制御や、空調などに関しても最適化が検討されると考える。
エンジンが車輪と拘束されていないe-POWERは自由度が高く、制御による性能向上が比較的容易である。一方で、自由度の高さが多変数制御による干渉問題を生む可能性も孕んでいるため、複雑化する制御をいかにうまく開発するのかという課題も取り組まなければならない。昨今、話題となっている
AIなどの活用により、さらなる性能や機能の飛躍もあり得るの

日 産 技 報No.90 (2024)43

特集 1: 電動化 - 5. e-POWER の EV-ness を創り出すシステム技術

で、新しい開発方針に取り組みながら、お客さまにさらなる価値提供を実行してゆきたい。

用語解説*1 EV : 電機モーターのみで走行する車*2 BEV : バッテリー出力のみで走行する EV*3 EV 走行 : e-POWER において、エンジン停止状態で バッ
テリーの出力のみで走行すること*4 EVness : 電気モーター駆動らしい、静かで力強く滑らかな走りのフィーリング
参考文献（1）T akaoka, et al: Development of a Brand-New
Hybrid Powertrain for C-segment SUV（2）Sawada, et. al: Improvement of Quietness in the
Cabin by Engine Control based on Road Noise
Estimation for 100% Electric Drive Hybrid System,
JSAE Spring Annual Congress in 2021

図20 リニアフィールの比較（3）Akiyama, et.al: Development of second-generation
system for 100% Electric Drive HEV, JSAE Spring
Annual Congress in 2021

著者

羽二生

倫之

伊藤

知広

澤田

孝信

秋山

44

秀勝

伊藤

あずさ
日産技報

No.90 (2024)

特集１

特集 1: 電動化

6. 持続可能なモビリティに向けた
e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦
鶴島理史 *いて詳しく紹介し、λ=1で45%の熱効率を実現するための技

1. は じ め に術と検 証 結 果 を 説 明 する。 新 燃 焼 コン セプトSTARC、
e-POWER 専用の吸気システム、フリクション低減を備えた

地球温暖化の防止と汚染物質の削減への要求は急速に高ま1.5L 3 気筒エンジンでは、43%の熱効率を実機実験にて実り、持続可能な社会の実現は今や世界中で共通の目標であり証した。新コンセプトエンジンと熱回収システムの組み合わせ

緊急の課題である。日産は持続可能な社会を実現するため、により、45%の熱効率の実現を見込んでいる。さらに、本稿2つの柱のモビリティソリューションを推進している。第一の柱

では熱効率 50%に向けた更なる効率改善についても論議した

は、Tank to Wheel（TtW）ま でCO2 排 出 を 行 わ な いい。

Battery Electric Vehicle（BEV）であり、第二の柱は高熱効
率 のエンジンを搭 載したSeries Hybrid Electric Vehicle

2. e-POWER 専用エンジンの熱効率向上の「e-POWER」である。日産は、e-POWERを現行のエンジン

可能性

車両からBEVに移行するための橋渡しとして導入し、CO2のWell to Wheel（WtW）排出量をBEVと同等の水準に削減す

2.1 e-POWER 専用エンジンと開発目標

ることを目指している。

e-POWERはシリーズハイブリッド運転により、エンジン出力を駆動系に直接伝達せず電気エネルギーとしてバッテリーに蓄えるため、車両走行状態と独立しエンジン動作点を選択できることが特徴である。e-POWERという新コンセプトエンジンの概略図は図 2に示されており、基本的なコンセプトは以下のアイデアで構成されている。第一に、BEVと共用化した高出力モーターにより、エンジンは低速高負荷トルクを必要としない。第二に、エンジンはシリーズハイブリッド運転に適用されるエンジン動作領域全体で最高熱効率点と最適な熱効率ラインを保つ
ことができ、
かつ触媒昇温後の低負荷領域は運転しない。また、

図1 NISSAN WtW CO2 reduction strategy

e-POWERはアイドル運転を必要とせず、充電運転を制御す
WtW CO2 排 出 量 をBEVと 同 じ 水 準 に す る た め、ることでエンジンの低回転速度化も可能となる。これらの運転

e-POWERシステムを使用したエンジンの正味熱効率（BTE）

動作条件により、エンジンの仕様は2つの運転ポイント、すなを50% 以上に設定することを最終目標とした。これに対し、将

わち最適な熱効率ポイントと最大出力ポイントで最適化可能と来の持続可能なモビリティに向け、車両走行状態と独立しエなる。

ンジン動作点を選択できるというe-POWERの優れた特性に合わせたエンジン技術ロードマップを策定し、開発を行っている。
本稿では、先ず e-POWER 専用の高熱効率エンジンコンセプ
トとその開発目標について説明する。次に、高希釈燃焼に対応した新しい燃焼コンセプト「STARC」（Strong Tumble andAppropriately stretched Robust ignition Channel）につ* パワートレイン・EV 先行技術開発部

日 産 技 報No.90 (2024)45

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦

図2 Schematic of e-POWER engine operation and dedicated

図4engine concept

Thermal efficiency roadmap toward 45 % with lambda = 1
and 50 % with lambda > 2（RON95）

従来の研究に基づき、エンジンの改良と廃熱回収も含めたシステムとしての最大熱効率の開発目標を45%に設定し、目標のλ=1比出力は80 kW/Lに設定した。これは熱効率と出力（λ=1）のトレードオフの観点から、現行のエンジンと比較し、卓越した位置づけとなる（図 3）。

図5 New engine concept dedicated for e-POWER

3. 新燃焼コンセプト「STARC」
新しい高効率コンセプトエンジンの主要技術として、最大30%のCooled EGR、λ>2での高希薄燃焼の達成に向けて新たな燃焼技術開発に取り組んだ。高希薄燃焼における安定度向上すなわちサイクル変動低減を実現するため、初期火炎図3 Positioning of the new concept engine development target

核の安定形成によって着火遅れ期間のばらつきを低減するメ

in brake thermal effi-ciency vs maximum specific output power（lambda=1）scatter band

カニズムに着目し、サイクル変動の少ない強いタンブル流による放電チャネル安定化の燃焼コンセプト“STARC”（Strong

図 4に、本専用エンジンコンセプトによる熱効率向上のロー

Tumble and Appropriately stretched Robust ignition

ドマップを示し、図 5にコンセプトエンジンの概要を示す。ロン

Channel）を策定した。

グストローク化、燃焼改善、フリクション低減などの基本的な改善技術は、従来のエンジンの改善と共通の要素である。し

3.1 高希薄燃焼条件下における安定燃焼をかし、シリーズハイブリッド運転の特性により、e-POWERで実現するためのキー技術

は高希薄燃焼、専用過給機、およびフリクション低減による更図 6に、新しい燃焼コンセプト“STARC”の概略を示す。こなる熱効率向上が可能となる。その結果、エンジンとして80の新燃焼コンセプトは、Cooled EGRにより最大 30%まで希

kW/Lの高いλ=1比出力を実現しながら、非常に高い熱効率

釈した吸気条件下において急速燃焼を実現し、高圧縮比化、43%の達成目処を得ることができた。

高比熱比化、冷却損失低減のいずれにも大きく貢献する技術

以下のセクションでは、e-POWER 専用エンジンの詳細につとして開発された。

いて説明する。

46

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦

図8 Initial flame propagation with lambda=1 w/o dilution（a）,
lambda=2 slow propaga-tion（b）, lambda=2 very slow
propagation（c）

図6 New combustion concept "STARC" for highly diluted

combustion

初期火炎核は点火プラグ部流速に伸長された放電チャネル
による空間的なエネルギー供給により形成される（8）。図 9にプ

高希釈条件下で安定した燃焼を実現するためには、急速か

ラグ部流速違いにおける放電チャネル挙動を比較して示す。

つ安定した初期火炎伝播を実現することが重要である。そのた流速が低い場合（a）は、放電チャネルが伸長しないためにプラめ、点火放電チャネル挙動および初期火炎形成を観察するた

グ部周辺への熱エネルギー供給が不足となり、また流速が高め、ボアスコープによる筒内の可視化を実施した。図 7に可視い場合（c）は、放電チャネルの吹き消えによるエネルギー供給化 シ ステムの 概 要 を 示 す。 高 速 度 カメラはPhotron 製

不足となり、いずれの場合も初期火炎核形成が緩慢となりサ

FASTCAM SA-2Xを用い、点火プラグ部周辺を観測するため

イクルばらつき増大につながる。つまりサイクルばらつき低減に

燃焼室側壁より筒内可視化用ボアスコープを挿入し、放電おは、点火プラグ部流速をサイクル毎に安定して形成することがよび初期火炎による発光を直接撮影した。

重要であり、本開発では高希釈燃焼実現のために「サイクル変動の少ない強いタンブル流とそれによる安定した初期火炎核の形成」を目指した。
図 10に高希釈燃焼を安定化させるため点火と筒内流動形
成のコンセプトを示す。燃焼安定化の鍵は、初期の炎核成長のタイミングでスパークプラグ周りの適切な流れ方向と速度を提供し、サイクル変動を最小限に抑えることである。このコン
セプトは、筒内流動設計と高エネルギー点火システムの組み合わせによって実現した。さらにノッキングの緩和のため、未燃領域温度を低く保つことが可能な早期吸気弁閉時（E-IVC）

図7 Visualization system of spark channel and initial flameを採用している。

kernel

図 8に初期火炎伝播挙動の可視化画像を、λ=1 希釈なし
燃焼（a）とλ=2 燃焼（b、c）で比較して示す。λ=2 燃焼においては、λ=1 希釈なし燃焼と比較し火炎伝播が緩慢であり初期火炎核の形成にサイクルばらつきがあることが確認された。
また初期火炎核の形成が緩慢なサイクル（c）では、その後部分燃焼（パーシャルバーン（7）につながることが観察されており、

図9 Spark channel behaviour under different flow velocity at

the spark gap

初期火炎核の形成がサイクルばらつきに対し重要な因子であることが確認された。

日 産 技 報No.90 (2024)47

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦

るバルブシートレス技術を採用した。
バルブシートレスにより吸気ポート形状の設計自由度が向上することで、図 12に示すようにポートから燃焼室にかけて段差のない面構成が可能となる。図 13に定常流解析における流速
および乱流運動エネルギー（TKE）分布を、バルブシートレスとした本研究における形状とバルブシートを用いた従来形状と比較して示す。バルブシートレス形状では従来形状と比較し排気ペントルーフ近傍で流速が高くかつTKEが低く分布できてお図10 Desirable flow to realize stabilized ignition for highly

り、変動を抑えた効率の良い空気導入を実現できたことが確

diluted combustion

認された。

3.2 シリンダー内流動設計

図 14に空流試験におけるタンブル比と流量係数 Cvを従来

高希釈条件下で急速かつ安定した燃焼を実現するには、す

機種相場と比較して示す。本研究における形状は、バルブシー

でに述べたように、点火栓周りで適切な流動を提供し、サイクトを用いる従来機種と比較し高タンブルと高流量を両立した良

ルバリエーションを最小限に抑える必要がある。また、希釈さ好な空流性能が得られた。また流動の安定性を検証するためれることにより低下した層流炎速度を補うために高い乱流強度に、空流試験において熱線流速計を用い流速変動率を評価しが必要となる。点火プラグ部流速をサイクル毎に安定形成するた結果を図 15に示す。従来機種に対し同等レベルのタンブルことを目的とし、図 11に示すように筒内でのタンブル流動形成比において変動率が低下しており、ばらつきの少ない安定した過程に沿い3 点の流動設計指針を仮定した。

流動を導入することができた。

1.タンブル流を上面に沿わせ剥離なく導入する
2.タンブル流を点火時期まで保持する
3. 点火プラグに向かう流動の方向を整える
なお筒内流動としては、膨張行程で旋回流が残存する場合
冷却損失増大につながることが懸念されるため、本研究では上死点後に旋回成分が減衰・崩壊しやすいタンブル流を採用した。次節より各設計指針における要求機能と具現化するための技術を説明する。

図11 In cylinder charge motion design to realize STARC

combustion concept

3.2.1 強タンブル生成手段

図12 Comparison of design concept of intake port andcombustion chamber（New design with cold spray valve seat（left）, current design（right））

筒内流動はピストン下降に伴い吸気ポートから筒内へガスが吸い込まれる際の運動エネルギーが発生源となるため、その部位でいかにエネルギー損失なくかつ変動なく筒内に吸入するかが重要となる。そこで「吸気ポート上面から燃焼室排気ペントルーフ面に沿い、流れが剥離せず導入されること」を設計指針とし、バルブ挟み角の拡大と合わせコールドスプレーによ
48

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦示す。以前の従来設計では回転中心が曲がり、シリンダー中央から外れていたが、新たな設計コンセプトではタンブル渦中
心線を燃焼室中央に位置しかつ歪みのない直線状とすることができ、設計意図どおりのタンブル流を形成できた。

図13 Flow velocity and TKE distribution（CFD）

図16 In-cylinder charge motion design to maximize tumble

conservation

図14 Improvement of tumble ratio - flow coefficient with new

intake port and com-bustion chamber design with cold sprayvalve seat

図17 Combustion chamber and piston crown design for

tumble conservation

図15 Tumble ratio vs variation ratio（Airflow test result）

3.2.2 強タンブル保存手法
吸気行程で生成されたタンブル流は、ピストン下死点を経て圧縮行程中のピストン上昇に伴い旋回流速が高められるが、図18 CFD results of in-cylinder charge motion withconventional design（a）and new design concept（b）.（2400rpm, middle of compression stroke）

点火時期まで筒内流動を維持するためには、運動エネルギーの損失低減およびタンブルに直交する速度成分が生じないよ
う、回転方向の断面積変化を小さくすることが重要である。そこで図 16に示すように「タンブル中心が筒内中央に位置するよ3.2.3 安定着火のための筒内整流手段

う制御し、タンブル渦中心軸に歪みがない直線状とすること」

初期火炎核の安定形成のためには, 点火プラグから伸長さを設計指針とし、ロングストローク化および低アスペクト比タン

れる放電チャネルが排気ペントルーフ壁に接種しないことが重ブル保存燃焼室により具現化した。

要である。そこで本研究では、放電チャネルが燃焼室壁に指発電専用とすることでエンジン動作点を限定できることから向しないよう「プラグ部流速の方向を整え一様性を高めること」

バルブタイミングを限定でき、従来必要であったバルブリセスを設計指針とし、図 19に示すように点火プラグに対しタンブルを排除した凹凸のないピストン冠面形状を採用し、またバルブ

流上流側に位置する燃焼室上面部にタンブル流を整流する機

挟角拡大およびロングストローク化と合わせ、図 17に示すよう能を持たせた窪み形状を形成した。

にラグビーボール型の冠面形状を構成した。
図 18 に筒内タンブル渦中心分布を従来設計と比較して
日 産 技 報No.90 (2024)49

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦

図19 Combustion chamber design to guide flow direction for

appropriately stretched robust ignition channel

この燃焼室形状と燃焼室上面部によるタンブル流の整流機能を検証するために図 20に示す可視化エンジンによるPIV（Particle Image Velocimetry）法による圧縮行程の筒内流動の可視化撮影を行った。図 21に点火時期近傍 40 degBTDCにおける筒内流速分布のPIV 計測結果を示す。点火プラグに向かうタンブル流が燃焼室排気ペントルーフ面に近接し初期火炎の成長を阻害しないよう、燃焼室上面部の窪みによりタンブル流を整流し燃焼室下方に指向させ、さらに窪みによりタン
ブル渦中心位置を吸気側に寄せることで、点火プラグからタン

図20 Experimental equipments for new engine concept

ブル中心までの距離を拡大することができ、点火プラグ部周辺の流速分布の一様性を高めていることが確認できた。

図21 Effect of the rectification pocket on the flow distribution around spark plug（PIV images, 2400 rpm, 40 deg. BTDC）t

50

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦

3.3 点火システム
点火システムは、高希薄燃焼条件下における安定した初期
火炎核成長のため、前述した点火栓周りのガス流速などの筒内流動と同様に、重要な機能の一つである。高流速下で安定したアークチャンネルの伸長を実現するためには、点火システ
ムの強化が必要である。点火コイルの高放電電流は、アークチャンネルの再点火を抑制し、さらに高流速下でアークチャン
ネルの長さを伸ばすことに寄与する。一定期間までの平均点

図22 Comparison of stable combustion limit against EGR

火電流値はEGR 燃焼限界と良い相関があることが知られていbetween Conventional igni-tion system and new ignition
concept with high energy ignition systemる（8）。新点火コンセプトでは高希薄条件下で安定した燃焼を実現するため、高電流かつ高エネルギーの点火システムを採用した。新点火システムを適用した結果、Cooled EGR 30%以上のEGR 燃焼限界を達成することができた（図 22 参照）。

図23 Cyclic distribution of initial combustion period of CA ign-MB10% in relation to gas flow velocity at spark gap under EGR 30%

conditions on same engine configura-tion except ignition system

4. e-POWER 専用エンジンコンセプト :45% および 80kW/L を実現するために

図 23に、EGR 30%の条件下における点火栓周りのガス流
速が CA ign-MB10%の初期燃焼期間に与える影響に関する
従来点火システムと新点火システムの比較を示しています。従来の点火システムの場合、CA ign-10%の大きなサイクル変

前章では、新燃焼コンセプト“STARC”について詳しく説明

動が確認され、比較的高いガス流速サイクルではCA ign-

した。本章では“STARC”コンセプトに加え、新たに開発した10% がより長くなっている。一方、新点火コンセプトの条件で吸気システムおよびフリクション低減技術について紹介する。

は、急速かつ安定した初期燃焼が実現され、比較的に高流速サイクルにおける初期燃焼期間の長いサイクルが抑制された

4.1 エンジン仕様（図 23、左）。高速かつ安定した初期火炎伝播が実現したこと

表 1に本研究で開発した新しいコンセプトのエンジン仕様を

により、EGR 30%の条件下でIMEPのサイクル変動が劇的に示す。e-POWERのコンパクトなパッケージと高出力要件から、改善された（図 23、右）。

本研究では1.5L 3 気筒ターボエンジンを選定した。熱効率とこれらの技術を用いた新燃焼コンセプト“STARC“の結果、出力パワーのバランスをとるため、ストローク / ボア比は1.26

EGR 30%の条件下で安定した燃焼が実現でき、単気筒エンとし、将来排気規制に対応するため燃料システムはシリンダヘッジン試験において2400 rpm / IMEP 10.5 barで45.6%のド中央に配置する直接燃料噴射式燃料システムを採用した。

図示熱効率の達成を確認することができた。

日 産 技 報No.90 (2024)

51

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦
Table 1. Specifications of the new concept engine

Engine Type

1.5 L / 3 Cylinder / Turbocharged

Bore x Stroke (S/D)

79.7 mm x 100.2 mm (1.26)

Connecting Rod Length

150.3 mm

Compression Ratio

13.5

Engine Speed @ Max. Power

4800 rpm

Valve train
Fuel Injection / Injector location

Roller Rocker
Direct Injection / Central Injection

Turbocharger Type

Fixed Geometry Turbocharger
Table 1. Specifications of the new concept engine

4.2 吸気システム
図 3に 示した エン ジンコン セプトに て 述 べ たように、
e-POWER 専用エンジンの吸気システムは、最高熱効率点と最大出力点に焦点を当てて設計した。非常に高い熱効率を実現 するには、 比 較 的 高 いBMEP（Break Mean Effective
Pressure、正味平均有効圧 :エンジンの1サイクルの仕事を
排気量で割った値）が必要であり、また最大 30%までの高EGR が目標とされている。都市部のクルマの運転における低図25 Effect of IVC on the compression end temperature

速度条件を考慮し、通常の充電時に運転される最適なBSFC（Break Specific Fuel Consumption、正味燃料消費率）となる動作点はエンジン低回転速度領域の2000-2400 rpmで高い理 論 熱 効 率と高い比 熱比、またノック緩 和のため設定され、静粛性を維持することを目指した。また、最大出力

Cooled EGRシステムが有効である。最高熱効率点でより高エンジン速度においても、BSFC 動作点と同様に低フリクション

い EGR 率を確保するため、燃焼安定性推定フィードバックと低騒音を考慮し、一般的なエンジンの動作点と比較し、比EGR 制御を開発し、過給機は最高熱効率点での大量 EGR

較的低い4800 rpmに設定した。
これらの要件を実現するため、と新気充填に向けて最適化され、高出力にも対応するよう設早 期 ミラ ー サ イク ル、Cooled EGRシ ス テ ム、 お よ び

計した。図 26 に新たに設計した図示熱効率 45%を目指した

e-POWER 専用過給機が本エンジンコンセプトに選定された。

e-POWER 専用の大型過給機によるポンピング損失低減の概

図24は、
このエンジンのバルブタイミング概念図を示している。

略を示す。専用の大型タービンにより、最高熱効率点での十分な吸気流量と短いカム長でポンピング損失を維持するため必要な圧力比が低減し、その結果、ポンピング損失が削減さ

ローラーロッカー式の吸気バルブシステムを採用した。図 25

れた。

に1DシミュレーションGT-POWERによって算出された吸気
バルブ閉時期が圧縮終了時の筒内温度に与える影響を示す。
解析の結果、吸気バルブ閉時期の早期化による温度低下が示され、最高熱効率点と最大出力点の双方で効果的なノック抑制効果が示された。

図26 Pumping loss reduction with e-POWER dedicated

Turbocharger

従来の過給機と新規設計 e-POWER 専用過給機の最高熱効率点におけるP-Vダイアグラム比較を図 27に示す。新規設
計過給機はEGR 30%の条件下でPMEP -14 kPaを達成し、大幅なポンピング損失低減が達成できた。これらの技術を組み合わせた新吸気システムと新燃焼コンセプトSTARCにより、

図24 Valve lift curve of conventional late IVC and E-IVC

図示熱効率 45.0%目処を得た。
52

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦減される。一方、ベアリング表面を滑らかにすることで、保持されるべき潤滑オイルの不足により、ベアリング焼付きなどの相反が予想される。焼付き現象を抑制するため、クランクシャ
フトピン/ジャーナル表面にテクスチャを設けた。図 30にテクスチャ付きクランクシャフトプロトタイプの外観を示す。微小なテクスチャの凹みを形成するため、加工、ロール成形、マスキ
ングとショットブラスト、レーザーなど、幾つかの生産プロセス改善を実施した。このテクスチャリングプロセスは、
クランクシャ

図27 Comparison of low pressure part of P-V diagram between

フトだけでなく、ピストンスカート、ピストンリングなどの他のconventional turbo-charger and dedicated Turbocharger

潤滑部品のフリクションを減少させるのに有効な技術である。

4.3 フリクション低減
従来、エンジンの熱効率向上の基本的な技術としてフリクション低減があるが、本コンセプトエンジンでもe-POWERの特性を活かしたフリクション低減が考慮されている。図 28にフリクション低減ロードマップを示す。ダウンサイジング化、フロ
ントエンドアクセサリードライブ（FEAD）の撤去、ダウンスピー
ディング化、低回転トルク削減、および新低摩擦技術により、従来の2.0L L4ターボエンジンと比較し、全体で摩擦抵抗を46% 削減することに成功した。

図29 Friction sensitivity by bearing surface roughness

図30 Texture crankshaft surface
図28 Friction reduction of new e-POWER dedicated engine

4.4 新燃焼制御
シリーズハイブリッド運転に特化した燃焼と吸気システム設

e-POWERによる限られたエンジンの動作点と要求が緩和さ計のおかげで、最大出力エンジン速度は4800 rpmまで低減れた過渡運転は、バッテリー充電運転の最良熱効率点でよりし、特定出力85 kW/L（λ=1）を実現した。このダウンスピー

高いEGR 率の安定運転を可能とする。一方、従来のエンジン

ディングが、ピストンリングのテンション、バルブスプリング率、は過渡運転中のエンジン応答を確保し、過渡運転中の失火をベアリング幅の最小化を可能とした。また、図 3に示す低回転防ぐため、燃焼安定度の余裕を持たなければならず、大量の速度領域のトルク削減により、過給機とピストンオイルジェット

EGR 導入を困難とする。e-POWERではe-POWERの特徴での要件が緩和され、小さなサイズのオイルポンプの設定が可ある緩やかな過渡運転特性により、EGR 導入量を従来のエン能となる。低フリクション材料の採用に関し、典型的なものはジンよりも高く設定可能となる。更なる燃料消費率改善に向け

テクスチャ付きクランクシャフトの平滑ベアリングであり、ベアて安定燃焼限界に近い高いEGR 率を維持するため、燃焼安

リングの潤滑状態はまだ最高燃費点の周囲で混合潤滑となっ

定度ターゲットEGR / 点火タイミングフィードバック制御を開ている。したがって、ベアリング表面をより滑らかにすることは、発した。図 31に本制御によるEGR 率制御を示す。目標導入

フリクションを低減させるために効果的である。2000 rpmにEGR 率を安定した燃焼限界に対してマージンを持って設定し、おけるモータリング時のフリクションとベアリング表面の粗さのEGR 率を安定した燃焼限界まで増加させつつ運転させる。

間に感度を示す実験結果を図 29に示す。ベアリング表面を現

燃焼安定度が基準を超えると、目標 EGR 率を減少させ、常に状からさらに滑らかにすることにより、フリクションは約 10% 削

燃焼限界近傍のEGR 率にて運転可能としている。本新燃焼

日 産 技 報No.90 (2024)53

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦制御により、e-POWERは環境条件と量産部品のばらつきにモード（λ>2）と理論混合気の定常運転モード（λ=1）の間で関係なく、最適な熱効率点にて最大の熱効率ポテンシャルをのトルク制御とNOx 排出制御に対する技術的な課題が存在す

活用可能とした。

る。e-POWERのシリーズハイブリッド運転は、バッテリーとの組み合わせにより希薄燃焼領域のエンジン運転モードに集中できるため、空燃比の切り替えが不要となる。新燃焼コンセプ
トにより、燃焼室や吸気ポートの設計変更なしに、空燃比
Lambda が 2 以上における希釈な条件においても安定した燃焼が可能となった。図 33は、単筒エンジンを使用して実験した均質希薄燃焼と弱成層希薄燃焼コンセプトにおいて、IMEP
およびエンジンからのNOx 排出と空燃比（A/F）の関連性を示している。弱成層希薄燃焼コンセプトでは、点火性を向上するため、点火時期前の圧縮行程中に非常に少量の燃料を噴射供給することで、点火栓周りの当量比を増加させる。均質希図31 Improvement of BSFC realized by e-POWER EGR set

薄燃焼では、A/F が 26（λ=1.8）までの安定した燃焼限界とpoint and combustion stability feedback EGR target control

低 NOx 濃度（約 100 ppm）を確認した。一方、弱成層希薄
燃焼の条件では、A/F が 36（λ=2.5）までの安定した燃焼と4.5 多気筒エンジンにおける正味熱効率の検証

希薄化に伴い、NOxは30 ppm 未満で実現した。弱成層希新燃焼コンセプト、吸気システム、およびフリクション低減

薄燃焼により、48%を超える効率が実現し、1.5L 3 気筒ター

アイテムの総合検証として、多気筒プロトタイプエンジンを使

ボエンジンによるガス交換時のポンピング損失と4.3にて検討用し、検証実験を実施した。図 32に点火時期をパラメータとしたフリクションを考慮し、GT-POEWRによって解析された正

した際の正味熱効率の結果を示す。RON98 燃料を使用した

味熱効率は最高 46%の達成が示唆された（図 34）。

トレースノック状態で43.4%の正味熱効率を実機実験にて示
すことができた。一方、RON98 燃料とRON95 燃料のトレー
スノック条件におけるMB50クランク角の差を3度と仮定すると、RON95燃料を用いた場合の正味熱効率BTEは43.0%と見積もることができる.また、RON95 燃料を使用した本多気筒プロ
トタイプエンジンにてLambda=1の比出力85 kW/Lの達成を合わせて実機実証できた。

図33 COV of IMEP and engine out NOx in relation to Air fuelratio（A/F）

図32 Validation result of brake thermal efficiency with a multicylinder proto-type engine.（Engine speed 2000 rpm, BMEP 12bar, RON98 fuel）

図34 Brake thermal efficiency vs Power with Lambda=1 andLean burn.（lambda=1 : Result of M.C.E., Lean: S.C.E
combustion + 1D-Code Air-path）

5. e-POWER による 50% 効率の可能性
5.1 e-POWER による熱効率向上への可能性
e-POWERのシリーズハイブリッド運転は空気過剰率の高い
希薄燃焼により、更なる熱効率向上の可能性がある。従来の一般的な火花点火エンジンによる希薄燃焼は、希薄燃焼運転
54

日産技報

No.90 (2024)

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦

リーからの出力が不足するため、エンジンからの発電により出5.2 廃熱回収システム
熱効率の向上とともに、排気ガス温度の低下が厳しくなり、力を補っている。さらに、バッテリー容量および出力がクルマ

特に希薄燃焼の場合、排出後処理システム（ATS）の活性化

加速時の要求出力に応えられれば、エンジンは電気出力アシを担保することが困難となる。したがって、燃焼室だけでなくストに必要なトルクとパワーを放棄し、熱効率に特化した最適

ATS 前の排気ポートや排気部品への熱伝達を減少させ、既燃な圧縮比をとることが可能となる。さらに、最小限の動作点は、ガスからの熱伝達を高く保つことが重要となる。これは、より燃焼時の筒内最大圧力Pmaxとエンジン最高速度を制限する

多くの断熱処理と排気部品および冷却材への熱伝達の低減をことも同時に可能となり、フリクションを大幅に削減できる。こ意味する。よって、排気後処理を考慮した燃焼部からの熱伝の最適化されたエンジン設計と充電専用のエンジン運転によ

達と冷却材の断熱化は、廃熱回収を含む熱システムにより、り、最終的なエンジンの熱効率目標として50%とし、チャレン

更なる熱効率向上の可能性を期待できる。

ジしていく。

e-POWERの特定のエンジン運転、特定のポイントでの定常運転は、この廃熱回収にも適している。図 35は高速および高負荷の運転条件に適した、中温ランキンサイクル（MT）シス
テムの一例である。

図36 Validation Results of the new engine concept

6. 結 論
将来の持続可能なモビリティに向けたWtWCO2 削減と排出

図35 Medium Temperature Rankine Cycle Heat Recovery

System削減のために、NISSAN e-POWER 専用の新しいコンセプト
エンジンが開発され、以下の結論を得た。

このMTランキンサイクルシステムは、エンジン冷却用の高温• 新燃焼コンセプトSTARCは、高希薄燃焼用の新シリンダー（HT）クーラント回路と、低温（LT）e-PTクーラント回路の間

内流動設計と高エネルギー点火システムを組み合わせ、安定で機能し、ボイラー、発電機を備えた膨張機、凝縮器、ポンした点火とサイクル変動の最小化を目的として開発した。新燃プが含まれています。MTランキンサイクルシステムは、特に焼システムにより、図示熱効率 45.6%を単筒エンジン実験に

高速および高負荷の条件下で約 4 〜 5%の熱効率向上をもたて実証した。

らし、e-POWER 車両でWLTC Extra-Highモードで4.6%の• e-POWER 専用の新吸気システムは、e-POWERシリーズ

向上を見込むことができる。このMTランキンサイクルを排気

ハイブリッド運転に特化し、最高熱効率と最大比出力に焦点を廃熱回収システムと組み合わせることで、熱効率の+2%ptの当て開発した。Cooled EGR、e-POWER 専用過給機、燃焼向上が期待される（図 36）。すなわち前節における希薄燃焼で安定度ターゲットEGR / 点火タイミングフィードバック制御に達成した46%の熱効率は廃熱回収システムとの組み合わせにより、30% 以上のEGR 導入が可能となり、最大図示熱効率

より48%まで到達可能であることが示唆される。さらに、この45.0%の達成につながった。

48%の熱効率は、現行のバッテリーサイズが 5kWh 未満の• e-POWERの限定的な運転領域と比較的緩やかな過渡運転

e-POWERシステムで実現可能な最大効率であると考える。

によって大幅なフリクション削減が可能となった。幾つかのフリ

将来、電動化の進化により、より大きな容量のバッテリーが搭

クション削減技術により、現行 2.0 L 過給エンジンと比較し、載され、エンジンの動作点を1つまたは2つの特定の充電運

フリクション削減率 46%を達成した。これらのコンセプトを持転に制限することができれば、50%の効率に向けた熱効率改つ多気筒エンジンでは、λ=1で最大正味熱効率 43.0%と85

善余地があると考える。現在、クルマの加速運転時にはバッテ

kW/L が確認された。さらに、熱回収の組み合わせで、最大

日 産 技 報No.90 (2024)55

特集 1: 電動化 - 6. 持続可能なモビリティに向けた e-POWER 専用エンジン熱効率 50% への挑戦

正味熱効率 45% 達成の目処を得た。

著者• 新燃焼コンセプトSTARCを希薄燃焼に適用し、正味熱効率 46.0% が多気筒エンジンにて実機実証された。さらに熱回収システムと組合わせることにより、熱効率48%が期待できる。
さらに将来、電動化の進化によりバッテリー容量および出力の増加ができれば、エンジンの運転を最高熱効率点のみに限定
し、更なるフリクション削減および圧縮比向上等にて持続可能なモビリティのための熱効率 50% が望める。

鶴島理史

References（1）M . Kimura, et al., “Development of Newgeneration e-POWER Hybrid Powertrain,” Nissan
technical Review No80, 2017（2）T. Ito, et al., "Development of New Small
3-cylinder HR12DE Gasoline Engine for
e-POWER", Nissan technical Review No80, 2017（3）Kapus. P., et. al., "Passenger car powertrain 4.x– from vehicle level to a cost optimized
powertrain system", 41. Internationales Wiener
Motorensymposium 2020
（4）Murase, E. and Shimizu, R.,“Innovative Gasoline
Combustion Concepts for Toyota New Global
Architecture”, 25th Aachen Colloquium
Automobile and Engine Technology, 2016.
（5）Sakata, K., T

oda, T., Sakai, M., et al., "TheNew Toyota Inline 4 Cylinder 2.5L Gasoline
Engine", JSAE 2017 Annual Congress-Spring.
（6）B r a n n y s , S . , G e h r k e , S . , H o f f m e y e r, H . ,Hentschel, L. et al., "Maximum efficiency
concept of a 1.5L TSI evo for Future Hybrid
Powertrains", 28th Aachen Colloquium
Automobile and Engine Technology 2019（7）Sellers, R., Osborne, R., "Designing and Testing
the Next Generation of High-Efficiency Gasoline
Engine Achieving 45 % Brake Thermal
Efficiency", 28th Aachen Colloquium Automobileand Engine Technology 2019（8）Shiraishi, T., Teraji, A., and Moriyoshi, Y., "The
Effects o 図 .nition Environment and Discharge
Waveform Characteristics on Spark Channel
Formation and Relationship between the
Discharge Parameters and the EGR Combustion
Limit", SAE 2015-01-1895, SAE Int. J. Engines 9（1）:171-178, 2016

56

日産技報

No.90 (2024)

特集 2

特集 2:自動運転・運転支援

1. 自動運転・運転支援への取組み
木村健*

1. は じ め に

2. 運転支援の黎明期

昨今、車両の動きを電子制御することにより、運転を支援

1980 年代後半以降、車両の走行機能に対する電子制御がする技術や、運転の一部を自動化する技術が各社から実用化取り入れられ、路面状況等に応じてブレーキ油圧や駆動トルされている。これは、モータライゼーションの発展に伴って発クを調整し、制動時のホイールロックや加速時のホイール空転

生した、交通事故、環境悪化、交通渋滞などの社会課題にを防止することが可能になった。また、自車の動きをセンシン

対して、1980 年代以降急速に発展したエレクトロニクス技術

グして、後輪を微小に操舵したり、プレーキ油圧を各輪個別によって解決していく取り組みにより成し遂げてきたことである。

に制御することで回転方向のモーメントを発生し、操縦性を向日産自動車においては、日産車がかかわる交通事故の死者

上させ、旋回挙動を安定させること等も可能になってきた。こ数を実質ゼロにする「ゼロ・フェイタリティ」を究極の目標とし、の中で、当社においても、ABS、TCS、HICAS、VDCなど、様々

このような電子制御技術の発展初期から、車両を知能化してな電子制御デバイスを投入してきた（1）,（2）,（3）,（4）。

事故を低減し、さらにはモビリティそのものを革新させる重要

さらに、この時期は、カメラ画像の処理やレーザー光を投光な技術と捉えて取り組んできた。この結果として、駐車時の操し反射光を捉えることによる測距（現在はLiDARと呼ばれる）作を自動化するプロパイロット パーキングや、高速道路でのハや、同様にミリ波を照射し反射波を捉えることによる測距

ンズオフ走行を可能にする、プロパイロット2.0のような高度な（RADAR）も実現され始めた時期である。当社においては、支援を可能にするに至っているが、これらは一朝一夕で可能に1980 年代終わりごろから、カメラ画像の処理により路面の白なったものではなく長年にわたる膨大な技術の積み上げによっ線を捉える技術や、レーザー光を用いて前者との車間距離をて成し遂げられたものである。本稿では、長年の取り組みと当捉える技術の基礎研究に着手していた。

社としての技術的エッセンスについて概説する。

これらの基礎研究、開発が結実し、最近の自動運転につな

運転の自動化、運転支援の高度化につながる当社の取り組がる最初の事例となったのが、旧建設省主導で行われたAHS

みとして、①クルマの動きを司る足腰を構築しつつ、外界認識

プロジェクトにて実現した、自動で前車に追従して車線中央を技術の基礎固めをした運転支援の黎明期（概ね 1990 年代）、

走行する機能である。1996/9月には、上信越道の未供用区②周囲状況を認識する技術を高度化し、「セーフティ・シール

間を用いて他社と合同で自動走行デモンストレーションが行わド」コンセプトを構築しこれに基づく数多くの予防安全技術をれ、高い性能で実現できることが示された（5）。

実用化した導入・普及期（概ね 2000 年代）、そして③様々な

このように、早期から取り組みを開始することで、いち早く実

運転支援技術を高速道路走行や駐車シーンなどで統合して実用化につなげることができ、1997 年には、前方車両との車間現した2010 年代半ば以降の発展期に大別することができる。

距離を保つよう駆動力、制動力を制御するブレーキ制御付きア

各時期の取り組み概要と当社としての技術のポイントについて, 7）
ダプティブクルーズコントロールを（6）（、2001 年にはCCDカ

以下の章で順次述べる。

メラにより路面の白線を検出し、車線に沿って走行するようステ
アリング操作を支援するレーンキープサポートシステム（8）を実用化した。
これらの技術を開発するにあたり、当時からこれらの電子制御技術が徐々にドライバによる運転行動を支援あるいは自動化* モビリティ &AI 研究所

日 産 技 報No.90 (2024)57

特集 2: 自動運転・運転支援 - 1. 自動運転・運転支援への取組み

していき、将来的には自動運転につながることを見据えて取りてもより遠方の車両や物体をより高い精度で検出し、全方向に組んできた。順次機能を構築していくにあたり、人の運動制御

ついて自車のリスク状態を把握することを可能にした。これらの仕組み（図 1）と対応付けて制御系の各機能を階層的に位置の技術をベースに、当社では「セーフティ・シールド」というコづけた。

ンセプトを構築し、「クルマが人を守る」という考え方のもと、乗員の安全の支援を目指した（11）。
これは、車両の状態を「危険が顕在化していない」「危険が顕在化している」「衝突するかも知れない」「衝突が避けられない」「衝突」「衝突後」という段階に分類し、それぞれの段階で発生する危険要因に対して最適なバリア機能を働かせ、少しでも危険に近づけないようにサポートする、というものであり、危険予防から危険回避、そして乗員保護までトータルな観点でのサポートである。

図1 人の階層的神経回路モデル（9）ヒトの制御系は、脊髄反射に基づき細かい力の調整を行う
手・足などの筋骨格系、制御対象のダイナミクスを考慮した
小脳における運動制御系、視覚情報等に基づき目標値を定め
軌道生成と誤差フィードバックを行う上層の制御系からなると考えられている。これと対応付けて、タイヤのスリップ率を調整するABS、TCS、およびタイヤの角度を正確に制御する
HICASの角度サーボ（10）などは下層の筋骨格系に相当し、車両のダイナミクスを考慮して車両の剛体運動を制御するVDC、
HICASは中層の運動制御系、外界情報に基づいて車間距離、車線内位置などを制御する運転支援は最上層の働きに対応すると考えられる。
この黎明期においては、下層、中層の働きを構築して目標値通りの加減速、ヨー運動を車両の安定性を損なうことなく制御し、将来の運転支援、自動化へ向けて車の動きをコントロー
ルする土台を築いた。これにより、その後の様々な運転支援の実用化につなげることができたと考えている。

3. 予防安全技術群の導入と普及
アダプティブクルーズコントロール、レーンキープサポートシ
ステムでは、制動力や駆動力、操舵角を制御する機能に加えて、前方車両や路面の白線を検出する外界認識機能を用いること

図2 セーフティ・シールドで実現されたが、これらの外界認識技術は急速に進歩し、前方のみならず側方、後方の車両や物体を、また、前方につい
58

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 1. 自動運転・運転支援への取組み

図 2に示すように、このコンセプトのもとで、数多くの技術を

4. 運転支援の発展実用化してきている。
このような運転支援技術は運転におけるリスク低減に非常に有効である一方、予期しない動作によるシステムへの不信、シ

ここまで様々な運転支援技術を紹介してきたが、これらは前ステムの効果を過大に期待する過信などの課題があると言われ車との車間距離の維持、車線中央からのずれや逸脱、側方や

ている。
当社では、
これらの技術の開発にあたり、
いわゆるヒュー

後方車両への接近など、個々の運転行動やリスクに対する支

マンファクタ課題にも積極的に取り組んできた。

援であった。これを高速道路における単一車線走行におけるセーフティ・シールドの中の一技術である、インテリジェント

統合的な運転支援として実現したのが 2016 年に実用化した

ペダルは人間の特性を十分に考慮したシステムの一例である「プロパイロット」である（15）。

（図 3）。前車接近によるリスク感を定量化し、アクセルペダル
反力を通じてドライバに知覚させ、ドライバのアクセルペダル
操作に応じて減速制御するという、ドライバを制御ループに入れることで自然に車間距離を維持できるようにしたシステムである。これによって、加減速を頻繁に繰り返すような交通環境下にあっても容易に前車との車間を維持することが可能になり、ドライバの負担を軽減することが可能になった（12）。

図4 プロパイロット

本システムではより高度化された外界認識技術によって道路と交通状況を把握し、アクセル、ブレーキ、ステアリングのすべてをシステムが自動で制御することで、高速道路における巡航走行時、渋滞走行時等におけるドライバの運転負荷を大幅に軽減する。
運転支援技術が高度化するにつれ、ドライバにとってシステ
ムがどういう状態にあり、どういう支援が行われる状態にあるかを把握するのがより重要となる。「プロパイロット」においては専用ディスプレイを設けることによりシステムの状態をわかりやすく表示している。
さらに、2019 年には高速道路の複数車線をナビゲーションと連動して設定したルートに従って走行し、さらに所定の条件下で同一車線内のハンズオフ走行、車線変更時のハンドル操作支援を実現にする「プロパイロット2.0」を実用化した（16）。こ図3 インテリジェントペダル

れにより、目的地を入力すればナビのルートガイドに従い高速道路に乗ってから降りるまでの運転操作を包括的に支援するここの技術は、前車との車間距離と相対速度によってドライバとが可能になる。

が感じるリスク感、アクセルペダル反力の変化に対するドライ
バの弁別特性、システムの使用によるドライバの運転行動や車間距離の変化、システムの使用によるドライバのワークロード
変化の定量評価など、様々なヒューマンファクタを考慮することによって実現されたものである（13）,（14）。

日 産 技 報No.90 (2024)59特集 2: 自動運転・運転支援 ： 1. 自動運転・運転支援への取組み

図6 プロパイロット パーキング
図5 プロパイロット2.0 ナビ連動ルート走行

さらに高度化した機能を実現するために、より多くの技術を統合しており、カメラ、レーダ、ソナーとGNSS、3D 高精度地図を組み合わせて用いることで車両周囲 360°の情報と, 道路と自車両の正確な位置関係を把握し、車線数 , 合流・分岐・交差などの道路構造も把握する。また、ドライバが前方注視を怠っていないか監視するドライバモニタ、より複雑になったシステム状態を明確に伝える専用HMIも開発している。
プロパイロット2.0においては、単なる機能の高度化でなく「高速道路を安全・安心・利便・快適に走行できるという新たな価値を提供すること」を目標とし、そのため、熟練ドライバと同等以上に滑らかなステアリング制御を行うことに加え、HMIによりシステムが周囲をどのように認識しているか、どのように判断したかをクリアにドライバへ伝えることでこれを実現した（17）,（18）,（19）,（20）,（21）,（22）。
プロパイロット、プロパイロット2.0は高速道路における統合的な運転支援を提供したものだが、これに加えて、駐車シーンにおける操作を自動化することで運転支援するシステムとして、プロパイロット パーキング（23）、およびプロパイロット リモー
ト パーキングも実用化している（24）。
プロパイロット パーキングは、スイッチ操作だけでステアリン

図7 プロパイロット リモート パーキング

グ、アクセル、ブレーキ、シフト、パーキングブレーキまです
べてシステムが自動で制御し、駐車完了するまでドライバをアシストするものであり、車両周囲状況に応じて切り返しを含む
走行経路を算出し、アクセル、ブレーキ、ステアリング、シフ
トを連動させて高精度に車両をコントロールすることで実現している。また、プロパイロット リモート パーキングは、車外からインテリジェントキーの遠隔操作により、ドライバが乗っていなくてもクルマを前進、後退させることで、狭いガレージへの出し入れを支援するものである。

60

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 1. 自動運転・運転支援への取組み

このように、センサ技術、制御技術、ナビゲーション技術、
HMI 技術など多様な技術の集大成により、高速道路、駐車シーンなどの様々な場面における統合的な運転支援を実現してきた。

5. 今後の取り組み
ここまで述べてきた通り、約 30 年にわたる不断の取り組みによって技術を進化させ、究極の目標「ゼロ・フェイタリティ」へ

図9 Easy Ride®

向けて前進してきた。しかし、依然国内全体では年間約 30 万件の交通事故が発生し、多くの尊い人命が失われているのが現状である（25）。

現在は、ドライバが乗車して安全確保した上でのレベル2の

これをさらに減少させていくため、実用化済技術の拡大を進自動運転として実証を行ってきているが、今後さらに開発を進めていくとともに、世の中で起こる多次元に複雑な事故を回避

めて実績を積みつつ、自動運転レベルを高めることで、都市とするための運転支援技術として、高性能の次世代 LiDARを用地方の移動を支える、持続可能な移動サービスの実現を目指

いて認知能力を次のレベルに高めたグラウンド・トゥルース・

していく。

パーセプション（Ground truth perception）技術に取り組ん

また、自動運転によるモビリティサービスをクラウド内のAIでいる（26）。

を駆使して支える仕組みとして、シームレスオートノマスモビリ
テ ィ（Seamless Autonomous Mobility : SAM）を 米 国NASAと共同で開発してきた（29）。
これにより、自動運転車両が事故・路上の障害など不測の事態に直面した際に、人が介入し遠隔でコントロールするとともに、クラウドに情報を集めすべてのクルマをつなぐことにより、クルマを安全に誘導する。

図8 グラウンド・トゥルース・パーセプション

また、このような自動運転技術の発展により、クルマは都市や地方における生活の質の向上へ向けて人々の移動を支える、
社会インフラの一部にもなりつつある。
当社では、自動運転を活用したモビリティサービスEasy
Ride®※に取り組み、2017 年度より横浜地域での実証実験を開始している（27）,（28）。
（※「Easy Ride®」は株式会社ディー・エヌ・エーと日産自動車株式会社の登録商標）

図10 シームレスオートノマスモビリティ

日 産 技 報No.90 (2024)

61

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 1. 自動運転・運転支援への取組み

参考文献

6. ま と め（1）松田ほか :日産型 4 輪アンチロック装置の開発、日産技報、No.20、pp.111-118（1984）.

以上、当社では究極の目標「ゼロ・フェイタリティ」へ向けて、（2）福村ほか :TCS（トラクション・コントロール・システム）

車両の走行機能の電子制御の黎明期から、運転支援技術にの最適化手法の検討 および車両挙動制御装置への展取り組み、機能の拡大・高度化を推進してきた。また、今後

開、自動 車 技 術 会 学 術 講 演 会 前 刷 集（1996/10）、のさらなる事故低減へ向けて、多次元に複雑な事故を回避す

pp.73-76.

るための運転支援技術に取り組み、また、都市や地方におけ（3）井上ほか:制動力配分制御による車両運動性能の向上、る持続可能な移動手段の提供へ向けて、自動運転車両を用い

自 動 車 技 術 会 学 術 講 演 会 前 刷 集（1992）、

たモビリティサービスへの取り組みを継続していく。

No.921035.

近年、深層学習技術の誕生・普及に端を発する、第 3 次、

（4）森ほか : 後輪の位相反転制御による操縦安定性の向上

第 4 次 AI 革命ともいわれる技術の能力が日増しに高まってきて-SUPER HICAS、自動車技術会学術講演会前刷集

おり、外界認識による物体検出、他車両や歩行者などの行動（1989）、No.891068、pp.279-282.

予測など、従来にない次元で実現可能となってきている。また、（5）瀬戸ほか :AHS 実験車における群走行制御の開発、自無線通信の高速化やクラウドコンピューティングの普及により、動車技術会学術講演会前刷集（1997/10）.

大量の走行データを蓄積・学習して、日々機能向上させていく（6）飯 島ほか :ブレーキ制御付 ACCの開発、自動車技術ことも可能になってきている。当社としても、これらの新技術を会 学 術 講 演 会 前 刷 集（1999/10）、No.114-99、遅れることなく導入し、さらなる運転支援・自動運転機能の高pp.1-4.

度化を実現することで、「ゼロ・フェイタリティ」へ向けた交通（7）東 又ほか :ブレーキ制御付 ACCの車間距離制御系の事故の低減と、持続可能な移動手段の提供に取り組んでいき

設計、自動車技術会学術講演会前刷集（1999/10）、

たい。

No.114-99、pp.5-8.
（8）定 野ほか : 車線維持支援装置の開発、自動車技術会
学術講演会前刷集（2001/5）.
（9）川人 : 認知と運動の計算論的神経科学、神経心理学
第 10 巻 1 号、pp.18-25.
（10）数藤ほか : 電動式後輪操舵用アクチュエータのロバス
ト 制 御、 自 動 車 技 術 会 学 術 講 演 会 前 刷 集、9302187、pp.7-10（11）日 産 技 術ライブラリー 日産の安 全への取り組み：h t t p s : / / w w w. n i s s a n - g l o b a l . c o m / J P /I N N OVAT I O N / T E C H N O L O G Y / A R C H I V E /SAFETY_TDC/（参照日：2023 年 12月1日）（12）	 高江ほか : 反力制御ペダルを用いた車間維持支援シ
ステムの開発、自動車技術会論文集39巻5号（2008）、
pp.7-12.
（13）	 土方ほか:アクセルペダルからの反力情報伝達における感覚閥値に関する一考察、自動車技術会学術講演
会前刷集、No.100-5、pp.1-4（2004）.
（14）久家ほか : 制駆動力とアクセルペダル反力を制御する
運転支援システムのプロトタイプの有効性検証、自動車技術会学術講演会前刷集、No.100-05、pp.9-12（2004）.
（15）日 産ニュースリリース:https://global.nissannews.
com/ja-JP/releases/160713-02j?source=nng&lang=ja-JP（参照日:2023年12月1日）
62

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 1. 自動運転・運転支援への取組み（16）谷口ほか : 新型日産スカイラインのプロパイロット2.0、（参照日:2023 年 12月1日）

日産技報、No.86、pp.44-51（2020）.
（17）江川ほか : 特集 1: 未来を拓くProPILOT 2.0 1. 安心
して任せられるパートナーへ、日産技報、No.87、
pp.5-8（2021）.
（18）谷口ほか : 特集 1: 未来を拓くProPILOT 2.0 2. 新しい機能、日産技報、No.87、pp.9-12（2021）.
（19）谷口ほか : 特集 1: 未来を拓くProPILOT 2.0 3. 支える車両の制御技術、日産技報、No.87、pp.13-18（2021）.
（20）餌取ほか : 特集 1: 未来を拓くProPILOT 2.0 4. イン
テリジェント・インターフェース、日産技報、No.87、
pp.19-24（2021）.
（21）笹山ほか : 特集 1: 未来を拓くProPILOT 2.0 5. 信頼できるシステムを支える技 術、日産 技 報、No.87、
pp.25-30（2021）.
（22）久保田ほか : 特集 1: 未来を拓くProPILOT 2.0 6. 検証のための新しい実 験 技 術、日産 技 報、No.87、
pp.31-36（2021）.
（23）日産技術ライブラリー プロパイロット パーキング:
h t t p s : / / w w w. n i s s a n - g l o b a l . c o m / J P /I N N OVAT I O N / T E C H N O L O G Y / A R C H I V E /PROPILOT_PARK/（参照日:2023 年 12月1日）（24）日産技術ライブラリー プロパイロットリモート パーキング:
h t t p s : / / w w w. n i s s a n - g l o b a l . c o m / J P /INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/PPRP/（参照日:2023 年 12月1日）（25）交 通事故分析センター :https://www.itarda.or.jp/
situation_accidents（参照日:2023 年 12月1日）（26）日 産ニュースリリース:https://global.nissannews.
com/ja-JP/releases/release756825ea00d516822dfa8e5e3604317b-22042501-j（参照日:2023 年 12月1日）（27）瀬戸口ほか : 無人運転車両による新しい交通サービス実現のための実証実験の実施 -サービスに必要な乗降地の選定について-、自動車技術会学術講演会前
刷集、No.20196244 pp.1-6（2019-10）.
（28）李ほか : 無人運転車両による新しい交通サービス実現のための実証実験の実施 -モビリティサービスのための自動運転の効率的な実路走行評価手法の構築 -、自動車技術会学術講演会前刷集、No.20196245（2019-10）.
（29）日産技術ライブラリー シームレスオートノマスモビリ
ティ（SAM）:https://www.nissan-global.com/JP/
INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/SAM/
日 産 技 報No.90 (2024)

63

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 1. 自動運転・運転支援への取組み

著者

木村

健

64

日産技報

No.90 (2024)

特集 2

特集 2:自動運転・運転支援

2. プロパイロット
井上

拓哉 *

谷口

洋平 *

徳永

誠士 *

1. は じ め に

2. プロパイロット（以下、 PP 1.0）

日産は20 年以上にわたり運転支援技術のパイオニアとして本章では、PP 1.0の概要、機能、ドライバーとの関係、そ

技術革新をリードし、数多くの世界初の技術を開発してきた。

して認識・制御技術について説明する。

そして、2016 年には統合的に支援する高速道路単一車線の運転支援技術「プロパイロット」（図 1）を実用化、さらに2019

2.1 システムの概要

年には高速道路の複数車線をナビゲーションと連動して設定

PP 1.0は、高速道路で負担を感じる二大シーンである渋滞

したルートに従って走行し、さらに所定の条件下で同一車線内走行と、長時間の巡航走行において、アクセル・ブレーキ・のハンズオフ走行が可能となる世界初の運転支援システム「プステアリングすべてを車両側で自動制御し、ドライバーの負担

ロパイロット2.0」（図2）を実用化した。本章では、「プロパイロッを軽減する。

ト」および「プロパイロット 2.0」のそれぞれの技術について紹PP 1.0は、外界を認識するフロントカメラとフロントレーダー介する。

に、ビークルコントロールユニット、電動パワーステアリング、
ブレーキコントロールユニット、電動パーキングブレーキ、そしてセンサー情報に基づき各ユニットをコントロールするADAS
コントローラによって構成される（図 3）。PP 1.0では、前方車両や白線を瞬時に三次元的に把握し、その情報を基に正確に車両制御、人間が運転している感覚に近い自然な走行を行う
ことで安心で快適な走行を実現している。

図1 プロパイロット

図3 PP 1.0のシステム構成

図2 プロパイロット2.0*AD/ADAS 先行技術開発部

日 産 技 報No.90 (2024)

65

特集 2: 自動運転・運転支援 - 2. プロパイロット

先行車への対応を可能としながら、近距離における先行車の2.2 PP 1.0 の機能
PP 1.0には、車速・車間制御機能と車線維持機能の2つ割込みや車線変更に対する適切な対応を実現している。

の機能がある。

また、車線維持機能では、車両情報に基づくフィードバックを行うことによりカントなどの状況変化に適切に対応するほか、

2.2.1 車速・車間制御機能

トラックなど大きな車両を追い越すシーンでは空気流の変化にドライバーが設定した車速を維持するように速度制御を行

より横位置制御に対する抵抗が変化するが、隣接車線のトラッう。先行車を検出すると、ドライバーが設定した車速を上限にクを認識し、操舵制御に情報をフィードフォワードすることで車速に応じた車間距離を保つように車間制御を行う。先行車

横位置の乱れを抑制し、大きな車両の横を安心して通過できが停止した場合は、先行車に続いて自車も停止する。停止後、るよう操舵制御を行っている。

約 30 秒間までは先行車に対して停止・追従走行を行うことがさらに、ナビゲーションの地図データとGNSS 情報により現できる。

在地と前方道路の道路属性、曲率、分岐点、制限速度など

さらにナビゲーションと連携して、制限速度が変わった時のの情報を事前に把握し、交通環境に応じて適切な車速制御を

設定速度の切り替えや、カーブの大きさ・高速道路の出口な行うことでドライバーの負荷を軽減し、運転をさらに安心かつどの道路形状にあわせた減速制御を行い、ドライバーの速度

快適なものにしている。

調整操作を支援する。

3. プロパイロット 2.0（以下、 PP 2.0）
2.2.2 車線維持機能
車線中央付近を走行するようにステアリングを制御し、ドラ

本章では、PP 2.0の概要、機能、特徴となる技術、そしてイバーのハンドル操作を支援する。

システムとドライバーとの関係について説明する。

2.3 ドライバーエンゲージメント

3.1 システムの概要

PP 1.0で走行中にドライバーが周囲の交通状況に応じた操PP 2.0は、目的地を入力すればナビゲーションが設定する作を失念することがないよう、ステアリングトルクセンサ、もしルートに従って、高速道路の本線に乗ってから降りるまでのド

くはステアリングタッチセンサを用いてドライバーが操作していライバーの運転操作を幅広く支援をする。

るかを検知している。システムがドライバーが操作してないと

PP 2.0 は、車両に搭載した7 個のカメラ、5 個のレーダー、判断すると、警告を発しドライバーに対応を促す。警告後もド12 個のソナーと、GNSS、
3D 高精度地図（以下 3D HDマップ）

ライバーの反応がない場合は、緊急警報とともに車両を減速

データを組み合わせて使用することで車両の前方だけでなく、させ、非常点滅灯で周囲に知らせながら車両を停止させる。

左右や後方など周囲 360 度の情報と、道路上の正確な位置を

車両停止後は、SOSコールサービスに自動で接続し、オペレー把握する。3D HD マップデータには、道路構造が把握できる

タから公共機関（警察・消防・医療機関に救援要請を行う。

情報と車線の数、合流・分岐・交差の位置の情報が含まれ、これらの万が一の事態に対する備えを合わせて提供することにこれらの情報を使うことでこれから走る道路を予見した制御を

より、高度な運転支援を安心して使ってもらうことができる。

行い、熟練したドライバーが運転しているような滑らかな走行

次にPP 1.0で安心で快適な走行を実現するために行っていを実現した。また、ドライバーモニターカメラを装備しており、るセンサーや車両制御技術について説明する。

ドライバーが前方の状況に注意しているか常に監視する。
PP2.0 のセンサー搭載図、360 度センシングのイメージ図、および 3D HD マップの一例をそれぞれ、図 4、図 5、および

2.4 認識・制御技術
先行車との車間制御において自然な走行を実現するために

図 6に示す。

は正確に先行車の位置と動きを検出する必要がある。PP 1.0
では、フロントカメラとフロントレーダーの両センサーの長所を組み合わせた処理を行うことにより、素早く的確に先行車を検出することを可能としている。フロントカメラは対象種別の認識と横位置や車線との位置関係を検出することに優れている一方、フロントレーダーは対象との距離と相対速をより遠距離から高い精度で検出することに優れている。これらの長所を適切に組み合わせることで、高速走行時に必要となる遠距離からの
66

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 2. プロパイロット

3.2.1 車速・車間制御機能
ドライバーが設定した車速を維持するように速度制御を行う。先行車を検出すると、ドライバーが設定した車速を上限に
車速に応じた車間距離を保つように車間制御を行う。先行車が停止した場合は、先行車に続いて自車も停止する。停止後、約 30 秒間までは先行車に対して停止・追従走行を行うことができる。
さらに3D HDマップとナビゲーションのルート情報を用いることで、道路形状にあわせた速度制御だけでなく、分岐の先の情報を用いた車速調整まで行う。

3.2.2 車線維持機能
車線中央付近を走行するようにステアリングを制御し、ドラ
イバーのハンドル操作を支援する。ドライバーが常に前方に注意して道路・交通・自車両の状況に応じ直ちにハンドルを操作できる状態にある限り、ハンドルから手を離すことが可能と

図4 プロパイロット2.0のセンサー構成なる。

3.2.3 車線変更支援機能
ドライバーがハンドルに手を添え、目的の車線の方向へ方向指示器を作動させると、ステアリングを制御し車線変更に必
要なステアリング操作を支援する。

3.2.4 ルート走行支援機能
ドライバーがナビゲーションシステムで目的地を設定している場合、出口・分岐路または車線数が減少する地点などルー

図5 360度センシング

トに従って走行するために車線変更が必要な地点に到達すると、ドライバーに車線変更を提案する。ドライバーがハンドルに手を添え、ステアリングホイール上に設置された車線変更支援スイッチを押すと、目的の車線の方向へ方向指示器が作動、その後ステアリングを制御し車線変更操作を支援する。目的の車線まで複数回車線変更が必要な場合は、連続して車線変更の支援を行うこともできる。

3.2.5 追い越し支援機能
ドライバーが設定した車速よりも遅い車両を前方に検出すると、ドライバーに追い越しを提案する。ドライバーがハンドル

図6 3D高精度地図（3D HDマップ）に手を添え、ステアリングホイール上に設置された車線変更支援スイッチを押すと、右側の車線の方向へ方向指示器が作動、3.2 PP 2.0 の機能

その後ステアリングを制御し車線変更操作を支援する。遅い

PP 2.0には、PP 1.0の車速・車間制御機能と車線維持機

車両を追い抜くと、ドライバーに元の車線に戻ることを提案す

能に加え、車線変更支援機能、ナビゲーションのルートに従っる。ドライバーが車線変更支援スイッチを押すと、左側の車線て支援するルート走行支援機能、追い越し操作を支援する追の方向へ方向指示器が作動、その後ステアリングを制御し車

い越し支援機能がある。

線変更操作を支援する。
次節で車線変更支援機能、ルート走行支援機能、追越し

日 産 技 報No.90 (2024)67

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 2. プロパイロット支援機能に必須な3D HD マップデータの活用について説明

次に、車線レベルの走行計画について例を用いて説明する。

する。

図 8は高速道路の分岐付近の道路形状を模式的に表した図である。ナビゲーションシステムの推奨する経路が、図中の「P」
地点から出口に進むように設定されているとする。

3.3 3D HD マップデータの車線変更支援機能への適用
本節では、3D HD マップデータの車線変更支援機能への本線の右側車線にいる場合は、出口が近づくと車線「A」に適用の一例として、車線変更可否判断、車線レベルの走行計

移動するまで左の車線に車線変更するようシステムが提案す画について説明する。

る。ここで車線「B」に移ってしまうとP 地点を出るために必要な車線変更回数が却って増えてしまうため、車線「B」へ移動

3.3.1 車線変更可否判断する提案はしない。なお、はじめから車線「B」を走行していた

車線変更支援を実現するための課題の一つに、前方の車線

場合は、右への車線変更をシステムが提案し車線「A」へと誘に関する情報を取得することが挙げられる。車線変更を開始す導する。このように、いずれの車線を走行していても、最終的る時点では車線変更終了地点の車線情報をカメラでは計測しには車線「A」に誘導するように車線変更の提案が行われる。

きれていない場合がある。このため、カメラのみの情報では車

また、車線レベルでの走行計画を持つことで、前方車の追い線変更中に車線変更禁止を表す区画線が現れるなど車線変越しにおいても適切なタイミングで提案することができる。例え

更ができなくなる可能性がある。一方で、3D HDマップデー

ば、進むべき進路が分岐の左方向にあり、かつその分岐まで

タは車線レベルで曲率や区画線などの情報を持っているため、の距離が近い場合には、追い越しの提案をしないようシステム

カメラの検知範囲外の道路形状を取得することで、任意の車が判断している。

線の開始地点から終了地点までを考慮した車線変更可否判断

以上のように、3D HD マップデータを用いた車線レベルのが可能となる。

走行計画を持つことで、どの車線に移動するのが望ましいかが分かり、その結果、適切なタイミングでの車線変更の提案が可能になる。

3.3.2 車線レベルの走行計画
車線変更支援機能は、追い越し支援やナビゲーションシス
テムの推奨する経路に沿って進む目的でシステムが適切なタイ
ミングを判断し車線変更を提案する。この判断はシステム内で3D HD マップデータの持つ車線レベルのデータを用いて走行計画を作成することで可能となる。ここでいう走行計画とは、どの区間でどの車線を走行すべきかと、どのように走行すべき車線に誘導するかの計画を指す。
図7 に車線レベルの走行計画を作成する過程を示す。まず、

図8 分岐付近での車線レベル経路生成

高速道路上で出口などの分岐が存在した場合に、ナビゲーションシステムの推奨する進路に移動するために必要な車線変更
回数と、分岐に対して道なり距離とを計算し車線選択を行う。

3.4 オフボード連携機能
PP 2.0においては、3D HD マップのデータ更新などの機能を実現するため、テレマティクス通信によるサーバーとの常時通信によるオフボード連携機能を有している。
オフボード連携機能は、車両側の3D HD マップのストレー
ジおよび地図データ出力を行う3D HD マップECU、
テレマティ
クス通信を行うテレマティクスCU、最新地図データの保存および配信を行うサーバーから構成される。（図 9）

図7 車線レベル経路生成ブロック図

68

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 2. プロパイロット

車速・車間制御のみを作動している ICC モード、車速・車間制御とステアリング制御の双方が作動しているが、ドライ
バーは常時ハンドルを把持する必要があるハンズオンモード、
車速・車間制御とステアリング制御の双方が作動し、ドライバーが安全を確認しいつでもハンドル操作を行える状態にあることを前提にハンドルから手を離すことができるハンズオフモードの3つである。我々は、色の違いで識別を促すカラーコーディ
ングを、HUD とメーターディスプレイに表示されるアイコン、
インジケーター等の表示要素に広く適用し、ICC モードは白、

図9 オフボード連携

ハンズオンモードは緑、ハンズオフモードは青とすることで、3状態が容易に識別可能となるようにした（図 11）。

工事などによる道路形状の変更があった場合にもタイムリーに実際の道路形状にあった最新の地図データを活用できるようにするため、3D HDマップデータは年に数回の頻度で更新される。
3D HDマップ ECU は、サーバー上の最新地図データのバージョンとECU 内の地図データのバージョンの差分を都度確認し、地図データの更新があった場合にはナビの目的地
図11 作動状態を示すカラーコーディングが設定されている場合は、ルート上の地図を優先、目的地が設定されていない場合は自車位置に近い場所から優先的に最新地図データをサーバーからダウンロードし、ECU 内

さらに、ハンズオフモードで走行中にドライバーが周囲の交の地図データを更新する。これにより、常に最新の3D HDマッ

通状況の監視を失念することがないよう、ドライバーが前方のプデータを運転支援に利用できるようにした。

状況に注意しているかを判断し、ドライバーに前方注視を促す
警報を発するドライバーモニタも備えている。（図 12）

3.5 PP 2.0 とドライバーとの関係
PP2.0 の高度な運転支援機能を、ドライバーが簡単かつ適切に使えるようにするために独自に開発したHMI が、インテリ
ジェントインターフェースである。インテリジェントインター
フェースは、HUD（Head up Display）やメーターディスプレイによる表示、ステアリング・スイッチによる操作、ドライバー
モニタによる警報等から構成される。（図 10）

図10 インテリジェントインターフェース

PP 2.0では同一車線内でのハンズオフ機能が追加されたこ
図12 ドライバーモニタによる前方注視を促す警報とにより、システムの作動状態はPP1.0 の2つから3つとなった。
日 産 技 報No.90 (2024)69

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 2. プロパイロット

3.5.1 インタラクティブ HMIるようなアニメーション表現となり、安全確認を促すテキスト

ナビ連動ルート走行機能における分岐時または追い越し

メッセージが表示される。システムが方向指示灯を点滅させ時の車線変更支援では、システムがナビルート、先行車の車線変更を開始すると、HUD の矢印形状のグラフィックが緑

車速、周囲の交通状況を考慮し、適切なタイミングでHUD

色になり方向指示灯と同周期で点滅し、車線変更が進行中でおよびメーターディスプレイの表示を通して車線変更支援を提あることをドライバーに伝える。（図 14）案する。（図 13）

図14 車線変更支援時の表示

3.5.2 360 °リアルタイム周囲表示
ドライバーにシステムの能力を正確に把握させるため、システムが検知している道路環境と交通状況を360° リアルタイム
で表示する。
道路環境として、自車レーンと左右の隣接レーンの有無、
路境界線の種別（白実線/白破線/黄色実線、二重線も表示可）
を表示している。（図 15） これにより、3D HDマップデータ

図13 システムから車線変更支援の提案とフロントカメラによる、周囲の道路環境の検知能力が、ディ
スプレイ内の空間に反映されることになる。
HUD では、矢印形状のグラフィクスで車線変更支援の提案を示し、上部のテキストでドライバーの承認を促す。ドライ
バーの前方視認を阻害することなく、ドライバーがシステム提案を認識できるよう、最小限の表示要素で構成している。同時にメーターディスプレイには車線変更の理由を合わせて表示
し、ドライバーが必要に応じて確認できるようになっている。ドライバーが周囲の安全確認を行った上で、ステアリング・スイッ
チを押すと、車線変更支援が開始される。このスイッチは、ドライバーがシステム提案を受けて比較的短時間で操作する場合が多いため、視認性と操作性の双方に慮して、ステアリングの外周に近い上部に配置した。習熟するとスイッチを視認せず

図15 360°
リアルタイム表示の例（境界線別）に押すことが可能である。車線変更支援中は、オーバーライドに備えてハンドルを把持しなければならない。そのため、車線変更支援が開始されると、HUD とメーターディスプレイはハ

交通状況として、自車レーンと左右の隣接レーンで検知してンズオフモード（青のコーディング）からハンズオンモード（緑いる他車両を車型毎（乗用車 / 大型車 / 二輪車 / 不明）に表示のコーディング）に切り替わり、ドライバーにハンドルの把持をする。また、ディスプレイ内の他車両の距離感が、実際の風促す。カラーコーディングが最も効果を発揮する場面である。

景と概ね一致するよう表示位置のチューニングを繰り返し、最ドライバーの承認を受け付けてから車線変更が開始されるま

終的に非線形なスケーリングとなっている。これにより、フロン

での間、HUD の矢印形状のグラフィックが手前から奥に流れ

トカメラ、フロントレーダー、サイドレーダー等のセンサー出力
70

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 2. プロパイロットをフュージョン処理した他車両の検知状況が、ディスプレイ内の空間に反映される。ドライバーは実空間とディスプレイ空間を見比べることで、システムの検知範囲と識別能力を概観することができる。
ドライバーが様々なシーンを経験するに従い、360° リアルタ
イム表示を通して徐々にシステムの能力を学習し、ひいてはシステムの能力の範囲で適切にシステムを使用できるようになる。
同時に、システムへの信頼感が醸成される。

6. ま と め
プロパイロットは“より広いシーンで”、“より使いやすく”、“より多くのお客様に”をコンセプトに開発を行っている。今回、「プ
ロパイロット」、「プロパイロット 2.0」を商品化したことでお客様により安心で快適、ストレスフリーな運転を提供することができ、多くの反響を頂いている。
今後、より幅広いシーンで運転操作を支援できるよう技術開発を行い、更なる安全な交通社会の実現を目指し、クルマの新しい価値を提供していきたい。

日 産 技 報No.90 (2024)71

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 2. プロパイロット

著者

井上

拓哉

谷口

洋平

徳永

誠士

72

日産技報

No.90 (2024)

特集 2

特集 2:自動運転・運転支援

3. メモリー機能付きプロパイロットパーキング
高野

照久 *

渡邉

武史 *

竹田

椋*

1. ま え が き
自動車のドライバーにとって駐車は難しいと感じる運転操作の一つである。ドライバーは駐車場の形状や隣接車の有無に応じて、切り返し位置を適切に計画する必要がある。特に狭いスペースでの駐車ではハンドルの切り返し、および前後退のシフト切り替え操作が何度も必要となり、ドライバーの運転操
作が難しい。そのため、駐車支援のための研究開発が活発に

図1 プロパイロットパーキングのシステム構成図

行われている。近年になり、住宅環境のような区画線のない
駐車位置を自動的に検出するために、メモリー機能の開発が進められている。メモリー機能とは駐車位置をドライバーが予め登録することで、登録後はシステムが駐車位置を自動検出し駐車支援を行う機能である。メモリー機能にはドライバーが駐車位置をナビ画面上のカーソルを操作して登録するものや、ドラ
イバーの駐車した経路を記憶し忠実に再現するものなどがある。

2. 日産のプロパイロットパーキング
プロパイロットパーキングは2017 年発売の2 代目リーフに初

目標駐車位置の検出搭載された。アラウンドビューシステム を用いた駐車区画線

駐車制御（縦列駐車）（1）

図2 駐車位置検出と駐車制御の検出と、ソナーを用いた車両間スペースなどの駐車可能な空間把握により、目標駐車位置の自動検出と、切返しを含めた最適な駐車経路の演算を行い、目標駐車位置まで車両を制御する駐車支援システム（2）である。ドライバーは駐車開始ボタ
ンを押すだけで、システムが駐車操作（ハンドル・アクセル・
ブレーキ・シフト切換え）を自動制御し、切返しを含めて目標
駐車位置までの駐車操作を支援する（図 1、2）。以降、サクラ、
エクストレイル、アリアに搭載されている。
2023年には日産初のメモリー機能付きプロパイロットパーキ
ングをセレナに搭載した（図 3）。本稿では、最新のメモリー機
能の駐車位置の登録、検出技術について紹介する。

図3 メモリー機能付きプロパイロットパーキング*AD/ADAS 先行技術開発部

日 産 技 報No.90 (2024)73

特集 2: 自動運転・運転支援 - 3. メモリー機能付きプロパイロットパーキングに蓄積するため、ドライバーが事前に記録や検出を開始するた

3. メモリー機能付きプロパイロットパーキング

めの操作は必要なく、自動的に路面マップが生成される。

日産のメモリー機能の狙いは、ドライバーが煩雑な操作をすることなく駐車位置を登録でき、普段の運転操作から違和感なく駐車支援に移行できるシステムの実現である。 開発した支援システムは、ドライバーの低速走行中の路面画像を自動的に蓄積することで、ドライバーの事前操作が不要で、駐車後のワンタッチ操 作で登 録できる（ 図 3 上 ）。また検出時は、GNSS（Global Navigation Satellite System）を用いたシス
テムの自動起動と、メモリーの自動選択により、ドライバーが駐車位置の付近で停車するだけで、自動的に起動し、駐車位置を検出する（図 3 下）。また、駐車位置の横付け位置から切返し位置までの範囲で検知可能である。

図4 メモリー付きプロパイロットパーキングの部品構成

4. システム構成
メモリー機能付きプロパイロットパーキングの部品構成を図4に示す。新開発の300 万画素アラウンドビューカメラを搭載
し、路面を含めた車両のほぼ全周囲の映像を、詳細に撮影する。また、左右のドアミラーには夜間認識のために赤外線投光器を搭載している。さらに、ナビゲーションシステムから
GNSS 情報を取得し、メモリー情報と紐づけて駐車位置の自動検出のために利用している。

5. 駐車位置の登録、検出手法
図5 メモリー機能で登録される内容

メモリー機能では、アラウンドビューカメラを用いて路面を撮影し、登録時の路面模様と現在の路面模様を照合し、駐車位置を検出する。路面模様は駐車位置の手前を走行している範囲も含めて、最大約 40mの範囲でマップ化し保存する。
広範囲の路面マップを用いることで、横付け位置だけでなく、切り返し位置からでも駐車位置を検出できる（図 3 下）。

5.1 路面マップ
路面マップとは走行経路に沿った路面模様を特徴量に変換
し、特徴点の座標とともに記録したものであり、登録用の路面

図6 路面マップの照合

マップと検出用の路面マップの2種類がある。登録用の路面マッ
プは、登録時に生成するものであり、駐車位置に面した通路
から切返し位置を経由して駐車位置までを含むように、切返し位置を基準に前進と後退それぞれ上限 20mの範囲で生成さ5.2 駐車位置の検出れる（図 5、図 6（a））。検出用の路面マップは、駐車位置検

駐車位置を検出するために、検出用の路面マップと登録用出時に生成するものであり、検出時の自車両位置を基準に過の路面マップとを照合する。双方のマップを比較し、画像特徴

去 20mの範囲で生成される（図 6（b））。なお、本システムはの最も類似したペアを結び付ける。ここで画像特徴とは、路面低速走行時に、アラウンドビュー画像を一定距離ごとに自動的マップから検出された角部やエッジ部などの位置を示す特徴点
74

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 3. メモリー機能付きプロパイロットパーキングと、特徴点を識別するための特徴量を示す。照合時に、駐車車両や自転車などの立体物、朝昼夜などの日照状況変化に伴う画像変化があると、照合性能が低下する。そのため、有効な特徴点を抽出する処理（3）を行っている。

5.3 登録駐車位置の自動検出
本システムでは駐車位置を登録する際に、ナビゲーションシ
ステムから取得したGNSS の位置情報（緯度経度及び車両向き）を紐づけて保存する。登録後は、GNSSの位置情報を用いて、自車両の一定範囲内の登録駐車位置を自動的に探索し、登録駐車位置の付近で停車すると、自動的に登録用の路面

図8 リアルタイム補正時の路面マップ照合

マップと照合して駐車位置を検出し、ナビ画面に検知した駐車位置を表示する（図 7）。複数の登録位置が自車両の一定範
囲内に入った場合は、範囲内のすべての登録位置に対して路面マップの照合を行い、距離が最も近いものを優先的に表示する。またドライバー操作でメモリーを選択することもできる。

5.4 リアルタイム補正
図9 横付け位置で検知

駐車制御中に登録用の路面マップと現在の俯瞰画像を逐次照合し、駐車位置を検出する。駐車位置に近づくにつれて、駐車位置と直接照合できるようになるため、最終的な駐車位置精度が向上する。（図 8）

6. ま と め
本稿では、日産プロパイロットパーキングの機能と、最新の図10 切り返しで検知

メモリー機能の認識技術を紹介した。開発したメモリー機能ではドライバーが駐車した場所を簡単操作で登録し、登録後は駐車位置に接近すると自動的に駐車位置を検出することができ（図 9、10、11）、簡単操作の駐車支援を実現した。

図11 奥まった駐車位置を検知

図7 自動検出時の画面

日 産 技 報No.90 (2024)75

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 3. メモリー機能付きプロパイロットパーキング

参考文献（1）Ken Oizumi:Development of “All-Around View”
System、2003-01-0017、SAE TECHNICALPAPER SERIES（2）鈴木康啓ら: 駐車位置検出から駐車操作まで自動で行う駐車支援システムの技術開発、自動車技術会大会学
術講演会講演予稿集、2018、20185428（3）竹田椋ら: 駐車位置周辺の路面マップ生成による簡単
操作のメモリ機能付き駐車支援システムの技術開発、自動車技術会大会学術講演会講演予稿集、2023、20236254

著者

高野

照久

渡邉

武史

竹田

椋

76

日産技報

No.90 (2024)

特集 2

特集 2:自動運転・運転支援

4. 事故ゼロを目指した最新の運転支援技術
餌取

成明 *

1. は じ め に
日産は長期ビジョン「Nissan Ambition 2030」において、
高性能な次世代 LiDAR（ライダー）技術を活用し、事故の低減に大きく貢献する車両制御技術の開発に取り組んでいる。
将来の自動運転の時代において、お客さまに安心してクルマを使っていただくためには、世の中で起こる多次元に複雑な事故を回避するための運転支援技術の更なる向上が必須であると考えており、2つの取り組みを通して“リアルワールドにおいてさらに高い安全性の提供 ”を目指している（表 1）。
1つ目の取り組みはリアルワールドで高い安全性の提供を目指すために必要な交通シーンを明確にすることである。リアル
ワールドで起きている事故は、頻度が高いが単純なシーンから、頻度は低いが高度に複雑なシーンまで広く分布している。
しかしながら深刻な事故に繋がる可能性のある複雑なシーンを机上で全て検討することは困難であり、統計的な手法を用いる

表1 安心して使える自動運転の実現に向けた取組ことになる。しかしこれも簡単なことではない。例えば日本の場合、交通事故統計によると1 件の死亡事故に至る平均走行

本章では、緊急回避操作の自動化について最新の日産での距離は約 2 億 4000 万 mになる。これは約 3 万台の車の1 年

取り組み“Ground truth perception 技術 ”を紹介する。

間の総走行距離に相当する。頻度の低いシーンをモデル化す
るにはこのようなデータが何セットも必要であり、我々は走行

2. 複雑な事故の事例

実験によるデータ収集に加え、量産車を使ったデータ収集に取り組んでいる。

頻度は少ないが実際に起こっている複雑な事故の事例を2

もう一つの取り組みは自動化による安全性能の向上の取り組つ示す。最初の事例は左の車線が遠方で渋滞している。そのみである。日産はセーフティシールドコンセプトの下、衝突リス

発見が遅れたトレーラーが横転、自車前方の3 車線をふさい

クの発生段階に応じた技術を開発・導入してきた。常用域にでしまうという事例である（図 1）。

ついては約 25 年にわたる技術開発を経て自動化を達成する目
途が立ちつつあるが、緊急回避技術については開発を加速する必要がある状況である。

*AD/ADAS 先行技術開発部

日 産 技 報No.90 (2024)77特集 2: 自動運転・運転支援 - 4. 事故ゼロを目指した最新の運転支援技術

図1 複雑な事故の事例1

図2 複雑な事故の事例2

このようなシーンで自動運転車両はどう対処するかというと、このシーンでは、まず前方の車両が隣接車線のトラックと接まずトレーラーが自車線にはみ出してくるのでハンドルで避けよ

触し減速するため、ブレーキによる回避を試みるが、その後前うとする。しかしトレーラーが横転して3 車線をふさぐ形となる方の車両が急停止に至るため、緊急操舵で回避する。この場のでさらに回避を行うことが必要になる。このように時々刻々と合も自車線にはみ出してくるのでハンドルで避けようとする。

変化する状況を正確に遅れなく把握し、瞬時の判断で状況に時々刻々と変化する状況を正確に遅れなく把握し、瞬時の判即した回避行動をとることが必要になる。

断で状況に即した回避行動をとることが必要になる。

2つ目の事例は前方を走っている車両が脇見をして隣車線のこのように自動運転車両に求められる緊急回避行動とは空間

トラックと接触をして減速、その後ガードレールに衝突したたと物体を3 次元で正確に遅れなく把握し、時々刻々と変化する

め予想以上に急停止してしまう事例である。（図 2）

状況のもと瞬時の判断で回避操作を連続させることである。

3. Ground truth perception 技術
自動運転車両に求められる緊急回避行動を実現するために
まず 必 要なことは認 識 性 能の革 新である。 今 回開 発した
Ground truth perception 技術は、従来のカメラ、レーダーに加え、次世代高性能 LiDARを使用している。
図 3にカメラ、レーダー、LiDARの特徴を示す。

図3 カメラ、
レーダー、LiDARの特徴

78

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 4. 事故ゼロを目指した最新の運転支援技術

カメラは多くの情報を捉えるのでシーンの意味合い（コンテクスト）を理解できる反面、二次元から三次元を創り上げるため
形、位置の正確性に欠け、また三次元化するアルゴリズムが複雑なため急な変化には物体の追従できないという短所がある。レーダーは物体の動きを捉えるには非常に優れているが、電波の反射の強さを大きさに置き換えており正確な形を捉えることは難しく、複雑なアルゴリズムの特性上、カメラと同様に急な動きの追従が苦手である。LiDARは複雑な解釈を行わず
直接空間の構造を計測するため、変化に素早く追従すること

図5 Ground truth perceptionができ、3Dプリンタのように正確に空間を自動運転の頭脳に再現することができる。この3つのセンサの長所を統合して最大化することにより人間の能力に大きく近づくことができる。

カメラ、レーダー、次世代 LiDARを融合したセンシング技

次 に 既 に 実 用 化され ているLiDARと次 世 代 の 高 性 能術で実現する性能は① Dynamic Traffic Tracking、② Long

LiDARの差を説明する。次世代 LiDARはまずカメラと同じよ

Range Detection、③ Dynamic SLAMである。（図 5）

うに広い角度で世の中を捉えることができる。現在のLiDAR
は非常に薄い角度で空間を切り取るため空間と物体を理解す

Dynamic Traffic Trackingとは、道路構造と周囲の車両ることが難しく、LiDARのポテンシャルを十分に使えていない。

の動きを正確に遅れなく捉える性能であり、緊急性能の向上

また次世代 LiDARは300mという現行の2 倍以上の検知距離に寄与する。Long Range Detectionは、300m 以上離れたを目指している。これは世界の高速道路の一般的な最高速度車両を捉え、高速道路で発生するほとんどの事象を対処でき

130キロで渋滞末尾の車両を検出して通常の車線変更で回避

るようになる。最後にDynamic SLAMは周囲の空間を正確にすることができるようにするためである。検知距離を2 倍にする

計測することにより周囲の障害物が把握されることに加え、空と遠方ほどビームが広がるため、合わせて分解能も2 倍にする

間の見え方の変化から自身の動きを正確に計測することができ必要がある。この垂直検知角で25deg 以上、検知距離でる。自身の動きを正確に捉えることでホテルの敷地内でのアプ300m 以上、分解能で0.05deg 以下という目標に対して満た

ローチなど地図の整備されていないエリアでも自動走行ができしているのが次世代 LiDARである。（図 4）

るようになり、Door to Door 機能の実現が視野に入ってくることになる。

図4 次世代LiDAR

日 産 技 報No.90 (2024)

79特集 2: 自動運転・運転支援 ： 4. 事故ゼロを目指した最新の運転支援技術

4. Ground truth perception 試作車両
Ground truth perception技術を搭載した試作車を紹介する。

図7 試作車による緊急操作の自動化
図6 試作車の外観とシステム構成

2つ目のシナリオは対向車線を走っているタイヤが外れ前方
車両の周囲に7 個のレーダー、10 個のカメラ、ルーフ上にから向かってくるシナリオである。（図 8）

次世代 LiDARを搭載した。ルーフ上にLiDARを搭載する理このシナリオは向かってくるタイヤを回避した後、タイヤが外

由は、ビームが周囲の車両で遮られないよう、遠くまで空間把れた対向車両が中央分離帯を越えて自車線に飛び出してくる。

握するために高い位置に搭載することを選択した。

本シナリオでも周囲の物体と形と位置を正確に遅れなく把握し、瞬時の判断で連続した回避操作の自動化を実現を確

5. Ground truth perception 技術を用いた認した。

最新の運転支援技術
試作車の性能を3つのシナリオで紹介する。
一つ目のシナリオは道路沿いの駐車場から不注意に後退してきた車両を回避、回避した先に歩行者が飛び出してきたた
め緊急停止するシナリオである。（図 7）
このシナリオでは周囲の物体と形と位置を正確に遅れなく把握し、瞬時の判断で緊急操作を連続的に行うことで後退車両
及び飛び出してきた歩行者に対して連続した回避操作の自動化を実現した。

80

日産技報

No.90 (2024)

特集 2: 自動運転・運転支援 ： 4. 事故ゼロを目指した最新の運転支援技術

図9

渋滞末尾や路上障害物を車線変更で避ける様子

図8 向かってくるタイヤを検出し、回避するシーン

3つ目は高速走行時に渋滞末尾や路上障害物をいち早く検出し通常の車線変更で安全な車線に移動するシナリオ（図 9）と地図の整備されていない道を自身で周囲の道路構造を把握し、進む道を演算し目的地であるドアの前まで自立走行するシナリオ（図 10）である。Ground Truth perception 技術により運転支援技術が進化し、Address to Addressに進化する姿を確認した。

図10 試作車による緊急操作の自動化

6. お わ り に
日産は安心して使える自動運転の実現に向けて、緊急回避
操作の自動化をまず実現すべき課題と考えている。今回紹介した技術開発をさらに加速、進化させ、自動運転技術の次のステップを確実に高めていく。

日 産 技 報No.90 (2024)81特集 2: 自動運転・運転支援 ： 4. 事故ゼロを目指した最新の運転支援技術

著者

餌取

成明

82

日産技報

No.90 (2024)

特集 3

特集 3:コネクテッドサービス

1. コネクテッドカー &サービス概要
村松

寿郎 *

Voice）という技術を用いた。これによりお客様とオペレータの

1. は じ め に

音声通話と並行して、車両側からお客様や車両の識別情報を
オペレーションセンターに送信し、オペレーションセンターか自動車が発明されてから260 年余り、自動車技術は走る・

ら車両側に検索結果のデータを送信することが可能となった。

曲がる・止まるという移動手段としての技術を中心に発展してきたが、その歴史の後半 10%のところで無線通信技術の発展とともに「繋がる」が新たな機能・技術として加わった。当初は
TelecommunicationとInformaticsを組み合わせた造語で
Telematics（テレマティクス）と呼称されたもので、自動車に主に携帯電話網による無線通信システムを利用して各種サービスを提供するものである。最近ではこのシステムを搭載した自図1 コンパスリンクサービスのシステム概略

動車をConnected car（コネクテッドカー）、そのシステムを活用して提供するサービスをConnected service（コネクテッド
サービス）と呼称し、ICT（Information and Communication

携帯電話での情報検索が普及・発展してきたことに伴い、Technology）の発展とともに技術やサービスの革新を続けていそのカスタマーエクスペリエンスに沿ったサービスとして、る。本稿では、日産におけるコネクテッドカー &サービスならび2002 年に上述の有人オペレータサービスに加えて、情報提供にモビリティサービスの解説を行うとともに、将来の展望についサービスを充実させたカーウィングスのサービスを開始した。

て述べる。

このサービスでは、さまざまな情報コンテンツを提供する“ 情報チャンネル”、メールの受信や車両現在地をメールで送信す

2. これまでのコネクテッドカー & サービスる“ここです車メール”、交通情報をもとに目的地まで最短時間で行けるルートを検索する“ 最速ルート案内” 等を提供した。

日産のコネクテッドサービスは1998 年のコンパスリンクからこのサービスではデータ通信の比重が大きくなったことから、始まった。これは90 年代半ばから普及し始めてきた車載ナビ

前述のDV 技術ではなく、音声通信とデータ通信を切り替えてゲーションシステムの情報量をオペレーションセンターの大規

利用していた。また、これらの情報サービスの操作には音声

模データベースで補完し、目的地設定の煩わしさの解消を目認識技術を導入し、車両にダウンロードされたコンテンツの再的としたもので、有人オペレータによる検索代行と検索結果を

生には音声合成（TTS: Text to Speech）技術を採用し、ドラナビゲーションの目的地に設定される。お客様は自動車からハ

イバーディストラクションを低減しつつサービスを享受できるよ

ンズフリー音声通話でオペレータと会話して要望を伝えることうにした。 以 来、システムやサービスの発 展とともにHMIで、所望の目的地を見つけられ、自動的にナビゲーションシス（Human Machine Interface）も革新を続けている。

テムの目的地が設定される世界初のサービスであった。この

またカーウィングスのサービスでは車両から得られる情報（プサービスの実現には音声通話とデータ通信の両者が必要でローブデータ）の活用も開始している。前述の“ 最速ルート案あったが、当時はお客様の携帯電話を無線通信機として利用

内 ”では、VICSセンターから得られる交通情報とプローブデーさせていただき、9.6kbpsの通信レートを2 分割して、半分をタを組み合わせることによって詳細なリアルタイム交通情報、

音 声 通 話、 半 分をデ ータ通 信に利 用するDV（Data and推測交通情報、統計交通情報を生成して最速ルートを計算で* コネクティドカーオフボード開発 & オペレーション部

日 産 技 報No.90 (2024)83

特集 3: コネクテッドサービス - 1. コネクテッドカー & サービス概要

きるようにした。またABSの作動情報・時刻・位置を集約し匿名化したうえで“スリップ情報 ”として配信することでドライ
バーに路面の注意喚起を行うとともに、道路管理者に提供する実証実験も行った。

図3

GDCの概念図とEVサービス

3. 現在のコネクテッドカー & サービス
EVやADAS（Advanced Driver Assistant System）といっ

図2 カーウィングスのサービス事例

た車両の進化、ICTの発展・普及や社会受容性の変化に合わせて開発・実用化を行ってきており、2019 年にルノーとの2010 年、日産は世界初の量産型電気自動車（EV）である

アライアンス協業によるAlliance Intelligent Cloudというクラリーフをグローバル市場に販売開始した。この世界初のチャレ

ウド シ ス テ ム に コ ネ ク テ ッド カ ー を 接 続 し、 現 在 のンジに備え、市場環境でのリチウムイオン電池の品質モニター

NissanConnectサービスの提供を開始した。コネクテッドカー

ならびにEVを使っていただく上でのお客様の不安解消のため、の基幹システムがオフボードのデータセンターであることは自車載 TCU（Telematics Control Unit: 通信ユニット）を採用

明ではあるが、この開発・運用コストがコネクテッドサービス

し、グローバルに展開した。車両の市場環境での使われ方、ビジネスの課題であったため、アライアンスによるボリューム効

リチウムイオン電池の状態のデータはグローバルデータセン

果と、それまでのオンプレミスサーバーからクラウドサーバーにター（Global Data Center: GDC）に集約して一元管理され、移行させて、1 台あたりのコスト削減を狙ったものである。車

車両や電池の品質をモニターすることで万一の不具合に備える

両側の部品もアライアンスかつグローバル共通のものとし、シとともに、その後のEV/ 電池開発に有益な情報を得ている。

ステム及びサービス開発のコストを抑えるとともに、グローバル

お客様が EVを使う上で不安に感じることは航続距離であり、市場へのスピーディな展開が可能となった。また、市場ではス

充電ステーションの少なさであった。その不安解消のため、実マートフォンがお客様のデジタルライフの中心になってきてお際の電費情報を用いて航続可能距離を算出し、ナビゲーショ

り、スマートフォンのアプリケーションを充実し、アプリからのン地図上に航続可能エリアを表示し、近くの充電スポット情報

車両情報のリモートモニタ、ドアロック等のリモート操作などリを簡単に検索できるようにした。さらに当時 EVならではの便

モート機能を充実させる。さらにクラウドシステムを介して利機能として乗車前に車両のエアコンをリモートで作動させた

GoogleやAmazonなどの第 三 者サービスとの連 携やB2B

り、ドライブの後に走行履歴を確認できるよう携帯電話端末側（Business to Business）を拡充している。

のアプリケーションを充実させた。以来、お客様が車両乗車

このコネクテッドカーで提供する重要なバリューのひとつが中だけでなく、乗車前や乗車後も含めたシームレスがユーザエ

最新の情報にアクセスできることであり、車載システムのデー

クスペリエンスの提供を充実させ、最近では普及してきたIoT

タやソフトウェアが最新なものに更新されることが望まれる。そ（Internet of Things）との連携も進めている。

のため、ナビゲーション地図の更新、ナビゲーションシステムのソフトウェア更新、プロパイロット 2.0に使用する高精度地図のOTA（Over the Air）リモートアップデートを実現している。また、アリア以降の車両ではナビゲーションシステムだけ
でなく車両 ECU（Electrical Control Unit）ソフトウェアの
OTAアップデートも可能にしている。このソフトウェアOTA 更
新は、ソフトウェアのレベルによってSOTA（Software Over
the Air）やFOTA（Firmware Over the Air）と呼称され、自動車の重要な機能となる。
84

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 1. コネクテッドカー & サービス概要ての役割が期待される。日産は既にLeaf to Homeを商品化し、リーフに貯めた電力を家庭の電力として使用できるよ
うになっているが、今後はVehicle to Building, Vehicle
to Gridのような大規模システムと連携した電力システムの一部になることが期待される。ここでもEVに貯えられている
電力のリモートモニタと、充放電をリモートで制御するためにコネクテッドカーのシステムが活用される。
・SDV: Software Defined Vehicle
図4 アリアのコネクテッドサービス

自動車は既に電子制御となっており、ソフトウェアとアク
チュエータの組み合わせによって車両が制御されていると一方、車載システムに求められる機能要件は拡大しており、言っても過言ではないが、昨今 SDV がクローズアップされナビゲーション単機能からマルチメディア機能、さらにはアプリてきている背景としては、車両の電子アーキテクチャの革新、

ケーションやウィジットの活用といった機能が求められるように

車両データを活用したソフトウェア開発、OTAアップデート

なってきた。そのため、以前のRTOS（Real Time OS）からが揃ってきていることである。これまで各機能毎に設けられLinuxのような機能拡張性の高い汎用OS への転換をしてきたているECUが統合化され、統合化されたユニットのソフトウェ

が、日産ではIn-Vehicle InfortainmentシステムのOSとしてアの重要性が増し、そのソフトウェアの開発・改善を実際のAndroidの採用を開始し、その上でGoogle Built-Inサービス

車両データを用いて学習させて実施することとなり、コネクを提供する。このサービスによって、ナビゲーションはGoogle

テッドカーがこのプラットフォームとなり、車両の知能化を推Mapによるナビゲーションとなり、音声インターフェースに進する。

Google Assistantが活用される。また、Google Playからアプ
リケーションを選択し、ダウンロードすることも可能となる。

4. 今後の展望
コネクテッドカー &サービスは今後も生成 AI 活用によるHMIの進化や、B2C/B2B/B2B2Cサービスの拡充を進めて

図5 SDVによる知能化概念図

いくことになるが、前述でも一部触れたとおり、コネクテッドカー
はそのコネクテッドサービスを提供するためだけでなく、今後のここで一点触れておかないといけないことがある。コネクテッ

車両・サービス・ビジネスのプラットフォームとなって、以下

ドカーの拡大はサイバーセキュリティリスクに晒されることにもを支えていくこととなる。

なる。既にUN-R156サイバーセキュリティ法規にも対応し、・モビリティサービス

然るべき対策は講じているものの、今後も常に最新の動向を

日産は1999 年ハイパーミニEVを利用したカーシェアリン

注視し、対策を講じていく必要がある。

グ実証実験を皮切りに、「チョイモビ」、「e-シェアモビ」、

5. お わ り に福島県浪江町での「なみえスマートモビリティ」や、将来の自動運転によるサービスを見据えた「Easy Ride®」、中国
蘇州での「ロボットタクシーサービス」など、モビリティサー

以上述べてきたように日産は1998 年にコネクテッドカー &ビスの実証実験を重ねてきている。このようなサービスにおサービスを開始して以来、車両、ICT 社会の進化とお客様のいては、従来からあるレンタカーも含め、リモートでの車両

変化に合わせて革新を重ねてきた。近年言われている100 年の動態管理は必須であるが、将来の自動運転によるモビリに1 度の変革期のキーワードであるCASEの“C”ではあるが、ティサービスにおいては、動態管理だけでなく車両周囲や車その変革の先にはコネクテッドが走る・曲がる・止まるに加え室内の様子も含めた遠隔監視や、万一の際には遠隔操作もて自動車の当たり前機能となり、さまざまなシステムやサービス必要となる。

と繋がるプラットフォームとなっていく。そしてクルマは社会シ・エネルギーマネジメント

ステムに融合していくと考えており、そのような未来を創るため

自動車はEV 化が進むにしたがって、電力を如何に上手の技術開発を続けていく。

に使うかが求められ、EVの電池は電力の一時保存場所とし
日 産 技 報No.90 (2024)85

特集 3: コネクテッドサービス： 1. コネクテッドカー & サービス概要

著者

村松

寿郎

86

日産技報

No.90 (2024)

特集 3

特集 3:コネクテッドサービス

2. コネクテッドによって進化したHMI
小畑

哲*

竹内

香織 *

片桐

大*

三代

資人 *

笹沼

慶与 *

田﨑

克*

運転に必要なメーター情報は、ドライバーから見やすい前方

1. は じ め にに適切な距離を確保して表示し、インフォテイメント情報は、ドライバーの手が届く操作しやすい距離に配置した（図 2）。また、2020 年に発表したアリアにおいて、ユースケースやUXの人間の視野は、縦に比べ横に約 1.5 倍広く、横方向への視線

変化と共に増加する車内インフォテイメントの情報や、運転支移動がしやすいことから水平に2つの情報を配置した。
（図 3）

援技術の進化と共に多様化する車両システムの情報に運転中

これらのディスプレイをつなぐことで一体的なHMIとするとでもアクセスし易いヒューマンマシンインターフェイス（以下共に、先進的なコックピットインテリアへの調和を実現した。

HMI）として、統合型インターフェイスディスプレイと直感的グ
ラフィカルユーザーインターフェース（以下 GUI）を採用した。
（日産技報 #88に論文掲載）その後も、同 HMI 技術の採用車種拡大を進めて来た。
本稿では、更に多様化が進むサービスやコンテンツの提供を支えるHMI 関連技術としてGUI・カメラ等の表示コンテンツ、
音声認識技術の進化を中心に述べる。

2. ARIYA で採用した HMI
2.1 視認性と操作性を両立するインターフェース

図2 情報レイアウト

インフォテイメントディスプレイとメーターディスプレイを一体
感ある情報表示エリアとする方策を検討し、ステアリングホイー
ルによる死角も考慮したディスプレイおよびコンテンツ配置を採用した。

図3 人間の視野特性

配置や構造に加え、ユースケースに応じてコンテンツが表示されるディスプレイを使い分けると言った、2つのディスプレイ

図1 統合型インターフェースディスプレイ

を1つの表示エリアとして活用することも、一体感の実現において効果的である。
ドライバーがより見やすい位置で地図・オー* コネクティドカー & サービス開発部

日 産 技 報No.90 (2024)87特集 3: コネクテッドサービス - 2. コネクテッドによって進化した HMI

ディオ情報を確認可能にするため、直感的なスワイプ操作でイ

3. 更なる UX 進化

ンフォテイメントディスプレイからメーターディスプレイへ瞬時に情報を移動できる連携機能をEthernet 通信により実現した（図 4）。メーターでは地図を表示し、パッセンジャーは他のコ

3.1 エモーショナルな画面演出

ンテンツを楽しむなど多様なユースケースをサポートした。

使いやすさの基本性能に加え、エモーショナルなバリューをお客さまに提供するため、アリアではおよそ50ものインタラク
ション・アニメーションを開発し採用した。システム起動時の全画面オープニングアニメーション、ウィジェットブラウズ時のParallax（視差効果）アニメーション等である。
これらエモーショナルな演出は、操作の気持ちよさ、楽しさに新しいUXを加えるべく、更に進化を遂げている。最新のコ
ネクテッドシステムで採用しているGUIにおいては、ホーム画
面のウィジェットブラウズで、画面内のグラフィックに奥行き感を持たせる表現に挑戦した。あたかもウィジェットが Z 軸方向（奥行き方向）に動いて行くかのように見せるため、操作に連動

図4 Ethernetを使った2画面の情報連携したウィジェットの拡大縮小、透過処理、背景に落ちる影の動き、
奥行き感のある背景画像を組み合わせて表現している。
（図7）2.2 シンプルで直感的な GUI
情報量の増大に対し人間の処理能力には限界があるため、分かりやすさを考慮したメニューの数や配置を設計した。ウィジェットやタイルメニューを大きく表示し、数を最適化すること
で、機能の認知性と操作性を高めた（図 5）。
また、メニューの数・配列によって、人間の短期記憶のしやすさ（正答率）が異なるため、9 割以上の正答率が得られる
4 列 ×2 行の配列をタイルメニューにおいて採用した。（図 6）。

図7 奥行きを感じさせるウィジェットの動き

図5 ホームウィジェット

3.2 臨場感のあるカメラ表示と価値
自車を真上から見下ろしているかのような映像により、駐車をサポートするアラウンドビューモニターは、これ迄多くの車種に採用されてきた。更に最新のカメラシステムにおいては、従来の俯瞰映像に加え、360° 全方位を3Dでリアルタイムに映し出す3Dビューを開発し採用した。
車両の前後左右に搭載した従来からの4つのカメラ映像を
車両モデルを中心に3D 曲面にマッピングすることで、バーチャ

図6 4×2タイルメニュー

ルに3D 空間を再現している。（図 8）

88

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 2. コネクテッドによって進化した HMI

図10 自然言語認識処理の流れ

4.1 単語・文章の認識
図8 3D映像マッピング

サーバの潤沢な計算リソースを活用し、文章中の単語から単語への遷移確率を学習した統計的言語モデルを用いた。
（図

これにより、これまでのアラウンドビューモニターでは表現

11）が難しかった周辺物体の立体的かつ直感的把握ができるよう

音声の時系列の繋がりから推定される単語の個々の候補にになった。このような機能的価値に加え、車両モデルを中心に対し、単語から単語に遷移する確率の総和が最大となる組み

投影するパノラマ映像によって、臨場感のある新しい体験を提合わせを最終候補として選定することができる。これにより、供している。（図 9）“とーきょうすかいつりーにいきたい”という入力に対し、遷移確率が最も高い「東京スカイツリーに行きたい」という文章として認識することができる。

図9 3Dビュー

4. コネクテッドで進化した音声認識技術
運転中のインフォテインメント機能等の操作負荷を軽減する手段として、音声認識技術を開発してきた。従来は車載機本

図11 統計的言語モデルによる文章認識

体に音声認識エンジンや辞書データを搭載したスタンドアロン方式を採用していた。アリアではサーバ型音声認識方式を採

4.2 意図推定

用することで、より日常的で自然な発話表現（以下自然言語）

運転中は、運転タスクに注力することから発話が意味を持たによる音声操作を実現している。

ない不要な単語を含むことや、人によって同じ意図でも様々な自然言語の音声は、マイクを経由し車載機の音声信号処理

言い方をすることがある。意図を正しく推定するため、発話にを経てサーバへ送信。単語・文章認識、意図推定の順に処含まれる不要な単語（例 「: えーと」、「あのさぁ」）を削除し、必理される。（図 10）

要な単語（例「東京スカイ:ツリー」、「行きたい」）を弁別するフィルタリング処理を行っている。また、同じ意図である、「~に行きたい」や「~を目的地にして」のような様々な表現に対し、実運転環境で収集した約 3000パターンの発話データを学習した
日産独自の辞書を構築した。これにより、他社水準 70% 程度
に対しアリアでは約 85%の認識率を達成した。（図 12）

日 産 技 報No.90 (2024)89特集 3: コネクテッドサービス： 2. コネクテッドによって進化した HMI

図12 意図推定

4.4 車両連携機能
前述した様々な技術により認識率を向上できたことで、ナビ
ゲーションやオーディオなどのインフォテインメント機能だけでなく、一部の車両機能まで音声操作の対象を広げている。新型セレナでは、「窓を閉めて」や「エアコンをつけて」のような音声操作ができるようになった。

5. ま と め
アリア発表以降、「情報への容易なアクセス」を支える技術として、視認性と操作性を両立させる統合型ディスプレイのパッ
ケージングと、増大する情報を分かりやすく・使いやすく構造化したGUIの採用拡大と共に、HMI 技術を通じたUXの充実を進めて来た。
今後は更に、様々な周辺技術の進化と連携させ、ユーザー一人ひとりに寄り添うことができるドライビングコンシェルジュの役割へとコックピットHMIを進化させて行く。

著者

小畑

哲

竹内

香織

片桐

大

三代

90

資人

笹沼

慶与

田﨑
日産技報

克

No.90 (2024)

特集 3

特集 3:コネクテッドサービス

3. ソフトウェアアップデート
菊池

光彦 *

大橋

栄介 *

埋見

昌明 *

香西

秋彦 **

線通信によりアップデートできるようになり、お客様に迅速な

1. は じ め に便益を提供すると同時に、ディーラへの入庫が不要となった。
OTAは、自動車のソフトウェアのアップデートと修正を効率化

自動車産業は「電動化」、「自動化」、「コネクテッド化」を代し、お客様に対するサービス品質の向上とセキュリティの向上

表とする大きな変革期の真っただ中にいる。この変革の中心にをもたらす。

は、電子部品とソフトウェアの進化があり、今日の自動車は、

日産自動車では北米向けエクストレイル（2018 年）のIVIユエンジン、トランスミッション、ブレーキといった伝統的なメカ

ニットへのOTA 機能の実装を皮切りに、リーフ（2019 年）か

ニカル部品だけでなく、高度な電子制御装置と複雑なソフト

らテレマティクスユニットへ拡張し、アリア（2022 年）やセレナ

ウェアによって制御されている。

（2022 年）では運転支援を含む車両制御システムへ拡張した。
本論文ではアリア、セレナで搭載されているOTA 機能に関する技術を詳述する。

車の電子部品の増加とソフトウェアの複雑化
世界で最初にマイコン制御を自動車に取り入れたのは1977
年のGMのエンジン制御システム（10bitカスタムマイコン）であり、1979 年の日産セドリック（8bitモトローラ 6802、日立製）
が日本初であった。その後の自動車に搭載される電子制御部
品の数は増加し続けており、これらの部品は車両の性能向上、エネルギー効率向上、そして運転体験の向上を実現するために不可欠である。マルチメディアのインフォテインメントシステ
ム、テレマティクスユニット、走る・曲がる・止まるといった車
両制御システム、さらに近年では運転支援システムなどが自動車の核として機能し、運転者と乗客に多くの便益をもたらす。
これらのECU 部品は、複雑なソフトウェアプログラムによって制御されており、相互に連携することにより安全性、性能、効率性を最大化している。新機能や性能向上はソフトウェアが大きく貢献している一方、増大するスケールや複雑性により、品質管理がさらに重要になる。

図1 OTAソフトウェアアップデート

OTA の登場

2. 車両制御システムの OTA ソフトウェア

2012 年にテスラ社は、OTA（Over-The-Air）技術を用いて、アップデートシステム

お客様へ販売済みのモデルSに実装されている各種 ECUのソ
フトウェアのアップデートを行った（以下、OTA 技術を用いたソフトウェアアップデートを単にOTAと呼ぶこととする）。これ

2.1 狙いと特徴をきっかけにOTAの導入が自動車業界で急速に普及しており、大きな3つの狙いを定義した。

標準装備化されている。これにより、車両のソフトウェアを無・ お客様が不具合対策や機能追加のために、販売会社に来* 電子アーキテクチャ開発部

日 産 技 報No.90 (2024)** コネクティドカーオフボード開発 & オペレーション部

91

特集 3: コネクテッドサービス - 3. ソフトウェアアップデート

る煩わしさを解消できること
・ソフトウェアアップデートに際し、お客様に不安を抱かせないこと、特別な知識や技術を要求しないこと
・ 様々な状況でもOTAソフトアップデートシステムを安定的に運用できること
上記の狙いを達成するための上位要求として3つの特徴がある。
A. インフォテインメントシステムのみならず車両の大部分の

図2 デュアルバンクメモリ

制御系 ECUのソフトアップデートに対応
B. ソフトアップデート時の車両不動時間が非常に短い

C. サイバーセキュリティ対応

C. サイバーセキュリティ対応

近年、自動車業界でもサイバーセキュリティは非常に重要

以下にこれらの3つの特徴について解説する。

な課題となっている。OTAシステムの観点では、不正なソフ
トウェアが車両に書き込まれないことが求められる。このため、サーバから配信されるアップデートソフトウェアとそれにA. 制御系 ECU のソフトアップデート
ソフトウェアの不具合修正のみならず、自動車の機能・付随する情報の真正性と完全性を検証する必要がある。

性能の向上には各種制御システムのECUのソフトウェアアッ

具体的には、

プデートが必要となる。このため、OTAble ECU（OTA 可・アップデートソフトウェア本体と付随情報をパッケージ化

能なECU）の数はアリアでは33ECU、セレナ（C28）ではし、全体を電子署名で保護する

22ECUにおよぶ。どちらも、IVI 系、AD/ADAS 系、シャ・パッケージを階層化し、それぞれ異なる鍵での電子署名とシ系、ボディ電装系、パワトレ系のドメインをカバーしている。

するICE（ガソリンエンジン等の内燃機関）, HEV（e-POWER）,

・パッケージの各層の署名検証を異なるECUに分散させる

BEV（Battery-EV）のいずれも、パワトレ系ドメインとして

多段階検証とする

OTA 対応している。

という対策を施している。
また、署名検証エラーが検出された場合はそれをサーバに送信し、どのクルマのどのOTAキャンペーンで署名検証エラー

B. ソフトアップデート時の車両使用不能時間が非常に短い
たとえばスマートフォンのOSアップデート時には数十分を検出した、という記録をサーバに残している。

~1 時間程度、スマートフォンを使えなくなる。また、他社のOTAシステムにおいても数十分 ~1 時間程度の不動時間が

2.2 システム構成ある。日産 OTAシステムでは、この不動時間が非常に短い

OTAシステムはオフボード側（図 2の情報センター）とお客という特徴がある。これを実現するために、OTAble ECUは、様の車両であるオンボード側（図 2の情報通信ユニット、ゲー

実行用メモリ領域とOTA 用メモリ領域からなるデュアルバントウェイ、コントロールユニット）で構成されている。

クメモリを採用している。サーバからダウンロードしたアップ
デートソフトウェアは、車両走行中に使用するメインメモリ（実

2.2.1 オフボード

行用メモリ領域）ではなく、サブメモリ（未使用用領域）に格OTAに限らずディーラでのソフトウェアアップデートであって納する。走行中には使用しない領域にダウンロードするといも、どのクルマに、どのソフトを配信するかを管理するオフボー

うデュアルバンクメモリを採用することで、実行中の各種のドシステムが必要である。また、同一モデルであっても、グレー

車両制御に影響することなく、ソフトウェアのダウンロードがドや販売時期によって、または、ソフトアップデート実施 / 未実

可能となる。すなわち、車両使用時にダウンロードを完了さ施などの個別の事情によって、クルマに実装されているECUと、せる仕組みである。制御機能が使えない車両不動時間は、

そのソフトウェアバージョンが異なる場合があるため、これらの実行ソフトウェアをメインメモリからサブメモリに切り替える

情報は1 台 1 台の個車管理となる。

時のみである。アリア（FE0）で実施した場合、実際の不動

配信するソフトウェアそのものは各 ECUサプライヤによって時間は約 1 分である。

開発され、オフボードでECUごとにバージョン管理される。
ソフトウェアアップデートを計画する時には、どのモデルのどのECUのどのバージョンのソフトをどういう内容でアップデート
92

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 3. ソフトウェアアップデート

すべき、ということをキャンペーン情報として定義し、オフボー

新バージョンソフトへの切り替え）の実施タイミング判断のたドシステムに登録する。

め、車速や各 ECUの状態を監視し、車両が安全な状態であ

オフボード側のふるまいとしては、オンボード（お客様の車両）ることを確認してアクティベートを実施する。アクティベート時と通信して、車両 ID（VIN）、ECU、ソフトバージョンなどをにはお客様へアップデート内容や動作制限情報を提示し、承取得し、キャンペーン情報と照らし合わせて、実際の配布対諾を得る。アクティベート完了後、つまり、新バージョンソフト

象車を特定し、配信パッケージを生成する。この配信パッケー

へ切り替え後に、オフボードへ完了通知を行う。署名検証エジには、アップデート内容や電子署名など、アップデートソフト

ラーなど新バージョンソフトへの切り替えに失敗した場合は、ウェア本体以外の情報も含む。

その旨オフボードへ通知するとともに、旧バージョンソフトのま

ソフトウェアパッケージを対象車へ配信し、対象車のソフト

まとする。

ウェアアップデート完了後には、アップデート成功 / 失敗を含めて、該当車両のソフトウェアアップデート履歴をオフボード側で

表2 オンボード機能管理する。
表1 オフボード機能

機能

内容

車両情報管理お客様が所有する車両の VIN お
よび搭載されている ECU、 および、
その ECU のソフトウェアバージョンを
個車ヒストリ管理する。

ソフトウェアバージョン管理車両に搭載されている各 ECU の各バージョンのソフトウェアを管理する。

キャンペーン管理

アップデート対象車両、 配信ソフト
ウェア、 必要に応じてリコール届出とのリンクなどのキャンペーン情報を管理する。

配信パッケージ生成機能

アップデート対象の車両に適切なアップデートソフトウェアのパッケージを生成する。

署名作成機能配信パッケージに対し、 署名を生成し付与する。

オンボードとの通信機能

ECU やソフトウェアバージョン情報の授受、 パッケージの配信、 ソフトウェ
アアップデートのステータスの授受など、 オフボードとオンボード間で様々な情報交換を行う。

機能内容

オフボードとの通信機能

ECU やソフトウェアバージョン情報の授受、 パッケージの受信、 ソフト
ウェア更新のステータスの授受など、
オフボードとオンボード間で様々な情報交換を行う

HMI

更新ソフトウェアの内容、 更新の承
諾、更新の成功 / 失敗などのステータスを表示する。

パッケージの署名検証

オフボードから配信パッケージに付与されている署名を検証する。

ECU への書き込み

更新対象の ECU（Target ECU）
へ更新ソフトウェアを書き込む。

アクティベート & ロールバッ
ク

実行ソフトウェアを切り替える。

車両状態の管理

更新処理実施可否の車両状態を監視し、 ダウンロードやアクティベートなどの更新処理の進捗を管理する。

2.3 OTA システムフロー
全体の流れをTable3に示す。OTAによるソフトウェアアッ2.2.2 オンボード

プデートは大きく、準備、インベントリ、オフボードから車両へ

OTAの有無にかかわらず、車両 ID（VIN）
、ECU、
ソフトバー

のパッケージのダウンロード、更新対象 ECU（Target ECU）

ジョンなどを車内の各 ECU から集約し、オフボードへ送信するの未使用領域への新バージョンソフトの転送（インストール）、ことで、オフボードで管理している個車車両情報を最新化させ新バージョンソフトの有効化（アクティベート）と進む。準備はる。

サプライヤと共同でOEM自身が行う作業である。インベントリ

自車がキャンペーン対象の場合は、オフボードからソフトウェ

はOTAキャンペーンの有無にかかわらず定期的に行われる。

アパッケ―ジを受信し、多段階署名検証を行う。ECUソフトウェ

アクティベート以外の、準備、インベントリ、ダウンロード、

アのリブートをともなうアクティベート（旧バージョンソフトからインストールは、車両制御機能を通常通りに使用可能である。

日 産 技 報No.90 (2024)93特集 3: コネクテッドサービス： 3. ソフトウェアアップデート

車両制御機能が使えなくなるタイミング、すなわちアクティベー

2.4 車両および ECU に合わせたパッケージパラメータ

トの直前にお客様の承諾を得るステップを設けている。

ICE, HEV, BEVなど様々な車両、様々なユースケースで本システムを適用できるよう、いくつかのパラメータをキャンペー
ン作成時に定義され、配信パッケージに同梱される。パラメー

表3 FOTAシステムフロー

No.

フェーズ名

内容

準備

ソフトウェアの投函

・ 車両へ配信する更新ソフトを配信サーバに投函する

準備

FOTA キャンペー
ン作成

タの例をここでは1つ示す。
< パラメータの例 : パワースイッチOFF 時のデータ転送 >サーバからダウンロードした新バージョンソフトをTarget
ECUの未使用領域へ転送する場合（インストール）には、各
ECUに電源が安定供給されていなければならない。たとえば、・ オフボードで配信要否を判定し、対象モデル、 アップデート内容などを定義したキャンペーンを作成する

バッテリ容量の大きいBEV 車の場合は、パワースイッチOFFであってもECU へ充分な電力供給が可能なため、パワースイッ
チの状態によらずデータ転送処理は継続させたい。一方、バッ
テリ容量の小さいガソリン車ではパワースイッチON 時にのみ

S1

S1-1

S2

インベントリインベントリ

アップデート

車両情報を、 車両とオフボードとで共有し、 オフボードの個車情報を最新化するにデータ転送処理を実施し、パワースイッチOFF 時には一時停止するとしたい。こういった場合分けは、オフボードで管理している個車情報と配信ソフトウェアの内容によって、キャン
ペーン作成時に検討し、パッケージの一部としてパラメータ定・ 車両では車両内 ECU のソフトバージョンを収集する
・ 収集したソフトバージョン情報を定期的に車両からオフボードへ
送信する

義される。

表4 インストール処理の実施条件の例

対象 ECU のソフトウェアをアップ
デートする

S2-1

ダウンロード・ オフボードはパッケージを車両に送信する
・ 車両は受信したパッケージを検
証する

S2-2

インストール・ 車両は Target ECU へアップ
デートソフトウェアを書きこむ

パッケージ内パラメータ

お客様ユースケース

パワー -ON 時のみ

ICE 車が走行中

パワー -ONまたは
BEV 用バッテリ充電レベルが一定以上

BEV 車を運転中または駐車中

2.5 安全対策
前述の通り、OTAble ECUはデュアルバンクメモリを採用し

S2-3

お客様承諾

・ 車両はお客様へアップデート内容
や動作制限情報等を提示する
・ お客様による実行の承諾を得る

S2-4

アクティベート・ 車両は新バージョンソフトウェアを
有効にする

S2-5

ソフトウェアアップ
デート完了通知・車 両はお客様への OTA ソフトウェており、アップデートソフトウェアは、実行中のソフトウェアとは別の領域のサブメモリへ書き込まれため、Target ECUのメイ
ンメモリ上のソフトウェアは通常通り実行される。すなわち、
パッ
ケージのダウンロード、アップデートソフトウェアのインストー
ルがクルマの走行に影響することがない。一方アクティベートとはソフトウェアを切り替える処理であり、Target ECUのソフ

アアップデート結果を提示する
・ 車両はオフボードへ結果を通知する
・ オフボードは個車ヒストリ情報を最新化する

トウェアをリブートする処理である。このため、非常に短時間ではあるが、Target ECUの機能を一時的に使用できない状態が生じる。アクティベート処理に施した安全対策について以下に述べる。

2.5.1 お客様へのアクティベート通知
アップデートソフトを有効にできる状態、すなわち、署名検証やインストールが正常終了し、かつ、車両が安全な状態である時に、車載ディスプレイにアクティベート通知が表示される。表示内容としては、
94

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 3. ソフトウェアアップデート

・更新内容

冗長化している。
ゲートウェイまたはTarget ECUのどちらかで、・アクティベート中は一部機能が利用できないこと

車両停車ではないと判定された場合は、アクティベート処理は・アクティベート中は車両を運転できないこと

実行されない。

・アクティベートに要する時間を
 通知し、お客様の承諾をいただく。承諾は、「今すぐ実行」、

2.5.4 ロールバック「24 時間以内のタイマ設定」、「次回に延期」の3つから選

署名検証後に、車内ネットワーク転送中のデータのビット化択可能である。

けやメモリ故障など異常が発生した場合には、意図しないデー
タをTarget ECUのサブメモリに書き込んでしまう可能性がある。アクティベート後の新バージョン起動時には、Target
ECUとゲートウェイECUとで、意図したバージョンソフトであることを確認している。異常データやメモリ故障などの場合はゲートウェイECUとTarget ECUとのバージョンチェックが成功しない。この場合は、アクティベート実行前に動作していた
メインメモリ側のソフトを再有効化する。この処理をロールバッ

図3 ソフトウェアアップデート画面（IVI画面）

クと呼称し、車両をOTAソフトウェアアップデート実行以前の状態に復元し、お客様が車両を使用できるようにする。

2.5.2 エンジン始動禁止
たとえば ICE 車のクランキングモータのような大電力を消費

3. あ と が きする機器が動作し、それによってTarget ECU への電力供給が不安定になることは避ける必要がある。また、アクティベー
ト中はその機能が使えないため、そのECU が担う機能によっ

日 産 自 動 車 は 長 期 ビジョン で ある「Nissan Ambitionては正常にクルマを使えない状態となる可能性がある。このた2030」で、自信とワクワクにあふれ、より人や社会とつながる

め、アクティベート中は、運転できないように、かつ、ECUリセッ

体験を提供し、移動と社会の可能性を広げていくことを推進しトを生じかねない大電力消費が起きないように、走行禁止制ている。このビジョンの下で、電動車の投入、運転支援技術御を行う。お客様に対しては、アクティベート処理実施中にパの進化などの革新的な車両技術の開発とともに、パーソナライ

ワースイッチを押した時点で、メーターにパワー ONできないズされたサービスを通じて、顧客体験のさらなる向上を目指しというメッセージを表示する。アクティベートが完了すると、エている。これらの 技 術 および サ ービスはどちらも、SDV

ンジン始動禁止制御を解除し、新バージョンのソフトウェアで（Software Defined Vehicle）によって実現されるものである。

走行できるようになる。

すなわち、ソフトウェアは、クルマの機能性能を向上させるための開発手段ではなく、継続的にお客様にワクワクを提供する
ための要素技術であるともいえる。車両寸法、車格をまず決め、次に搭載する技術を決め、その技術を実装するためのECUとEEアーキテクチャを決め、最後にソフトウェア仕様を検討するのではなく、継続して提供できるサービスとそのインフラを決め、サービスを継続するためのコネクテッドを含むEEアーキテク
チャを決める、ということにほかならない。
本稿では、販売後にお客様の手元に引き渡されたクルマに対する継 続 的なソフトウェアアップデート技 術としてOTA

図4 エンジン始動禁止画面（メータ画面）（Over-The-Air）ソフトウェアアップデートを紹介した。OTAソ
フトウェアアップデートそのものはインフラ機能であり、どのよう

2.5.3 複数 ECU での車両停車確認
アクティベート開始条件の1つに車両が停止していること、なサービス・ソフトウェアを今後展開していくかという戦略を考がある。この車両停止判定は複数 ECUで判定すること、複数

えなければならない。これこそが、Software Definedというこ条 件で 判 定しており、 具 体 的には、ゲ ートウェイECUととであり、今まさにダイナミックなタイミングにいると実感できる

Target ECUそれぞれに車両停止判定機能を持たせている。

幸せを感じる。

さらに、ゲートウェイECUとTarget ECUに車両停止判定に用いる入力値を異なるものとすることで、車両停止判定処理を
日 産 技 報No.90 (2024)95

特集 3: コネクテッドサービス： 3. ソフトウェアアップデート

著者

菊池

光彦

大橋

栄介

埋見

昌明

香西

96

秋彦

日産技報

No.90 (2024)

特集 3

特集 3:コネクテッドサービス

4. コネクティッドカーが提供する
IoT 連携サービスの現在と未来
岡

尚弥 *

石井

俊充 *

そこでコネクティドカーオフボード開発 &オペレーション部では

1. は じ め にAlexaとNissanConnectサービス（以降、NCサービス）が連携することにより、Alexa から音声で車を操作可能な機能を開

近年、自動車業界で「CASE」という言葉が注目されている。

発し市場にリリースした。実際に市場にリリースしたAlexa 経

その中でも自動車のIoT 化に関する技術開発を牽引するのがコ由で 操 作 可 能なNCサービスの 一 覧 は表 1 へ 示す。このネクティッドの分野となる。コネクティッドカーでは通信機器やAlexa 対応の開発は、アジャイル開発の手法を用いて、まずセンサが多数搭載され、走るIoT 機器と言っても過言ではなく、初めに必要最低限の機能、つまりMVP（Minimum Viable

オンボード側のナビゲーションシステムやオフボード側のスマー

Product）を決めて、クイックにプロダクトリリース行うことを目

トフォンなどを通して外部機器と連携したサービスを提供するこ

的に開発を行った。その後、ユーザフィードバックを得ながらとも可能となる。本報告では、外部機器とのIoT連携によるサー機能アップデートを行うライフサイクルアップデートを行い、市ビスの事例の紹介、および将来の展望を含めて報告する。

場のニーズをタイムリーに取り込みながら常にサービスを育てている。このようにアジャイルにサービスを開発するライフサイ

2. Amazon Alexa 連携サービス

クルアップデートはデジタルサービスの中では非常に重要な活動であり、顧客を飽きさせず満足度を高めるために必須な活音声で指示を出すことで対象のデバイスに対して意図した制動である。

御が可能となるAI 音声認識サービスの1つにAmazon Alexa

3. ガレージドアオープナー連携サービス（以降、Alexa）がある。市場でのAlexa 対応に関する顧客の強い要望により、ビジネスチーム側から車両開発とは別軸で開発依頼がきた。別軸の開発とは、サービスの開発・テストが従来のガレージドアオープナー連携サービスは図 1に示すよ

完了したら車両のリリース日程には依存せず市場リリースする

うな社内のマップランプを利用したサービスとなっており、社内ことであり、車両自体の開発とは完全に切り離した開発となる。

からガレージドアを開けることはできるが、必ず対象となるガ
レージドアの近くに行かないと開けることができないといった課題があった。つまり、家に着いた後にボタンを押し、ガレージ

表1 Alexa連携機能一覧

機能​

説明

アカウント連携​

NC アカウントと Alexa アカウントの連携

バッテリーステータス確認

バッテリーの残量確認

リモート充電リモート充電の開始 ・ 終了

リモートエアコン

リモートエアコンの開始 ・ 終了。
タイマーエアコンの設定 ・ キャンセル

ルート送信

ルート検索結果を車へ送信

ドアが開くのを待った後にやっと入庫できるといったものとなっていた。これは、ガレージドア側についているユニットとマップ
ランプとの物理的距離という制約があるためであり、「お客様がスムーズに入庫できる」
といったユーザビリティーの観点での目的を達成できていないものとなっていた。

* コネクティドカーオフボード開発 & オペレーション部

日 産 技 報No.90 (2024)97特集 3: コネクテッドサービス - 4. コネクティッドカーが提供する IoT 連携サービスの現在と未来

図1 マップランプ連携

図3 IVI画面イメージ

図2 IVI連携のユースケース

図4 システム構成図

次に、図 4に、コネクティッドカーによるガレージドアオープ

その課題解決のため、北米市場において、CCS2プラット

ナー連携サービスのシステム構成図を示す。ガレージドアオー

フォームを搭載したコネクティッドカーにてテレマティクスサー

プナーユニットおよびソリューション販売で市場のシェアを大きビスを利用しIVI（in-vehicle infotainment）と連携した新たく獲得している会社としてチェンバレングループがある。日産自なガレージドアオープナーサービスを市場に投入する。図 2に動車としては、そのチェンバレングループが市場に提供していIVI 連携のガレージドアオープナーサービスのユースケースをるmyQクラウドと連携することによるサービスを市場投入する。

示す。ユーザは、対象のガレージが近づいてきたときに、図 3

このIoT 連携サービスによるmyQクラウドとの通信内容についに示すIVIの画面上にてボタンを押すことでガレージドアを「閉て以下に示す。

じる → 開く」に制御することが可能となる。このサービスの特2-1）対象のガレージドアを登録する

徴としては、テレマティクスサービスを利用しているため電波が2-2）ガレージドアの状態を取得する

届くところであればどこでも対象のガレージドアを制御すること

2-3）ガレージドアの開閉を行うが可能になることである。加えて、対象のガレージドアを複数公開されているAPIを使いながら社内のクラウド（Nissan

登録することができるため、例えば自宅や別荘はもちろん同じ

CCS System）と社外のクラウド（myQ）間で通信し上記のようシステムに対応できるのであれば会社でも使えるといった特徴な制御を行うことでIVIの画面上にて運転しながら対象のガも兼ね備えている。これにより、今までのマップランプを利用しレージドアの開閉を行うことができる。このように、Nissan

たサービスに比べてコネクティッドカーによるIoT 連携サービス

CCS SystemとmyQクラウドをIoT 連携することにより市場ではユーザビリティーの観点でお客様に新たな価値を提供できる

普及しているデバイスやソリューションとコネクティッドカーをことになる。

繋ぐことができる。これにより、多くのお客様が普段使っているモノ・コトに対して、利便性を向上させながら別のやり方で利用して頂くことが可能となる。全く新しいものをお客様に使って頂くのは非常に難しいが、普段使っているものに関してより身近に使いやすい形に改善することで受け入れて頂きやすくなる。このような連携を行うことは、日産自動車のコネクティッド
カーの利便性向上および認知度向上に貢献することであり、
98

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 4. コネクティッドカーが提供する IoT 連携サービスの現在と未来

他社との協業による新たなビジネス創生のきっかけにもなると

表2 通知機能一覧

考える。

4. IoT 家電連携サービス

分類​

種類​

充電​

タイマー充電開始​
充電停止​

車がネットワーク環境下に繋がるよりだいぶ前から、我々のエラー停止​

生活の周りにある家電はIoT 化が進んでおり、家の外からの制御できることが当たり前となっている。日産自動車ではコネク
ティッドカーと家電が繋がることで更なる利便性向上を図る
サービスの創出も盛んに行われている。その1つの実施例を下

ナビ​

出発前​

エアコン​

出発前の乗る前エアコン推奨​

防犯​

パワースイッチオン​

記する。

カーアラーム​日産自動車にて、車とスマートフォンアプリケーションのゾーンアラート​

NissanConnectアプリ（以降、NCアプリ）が連携することによっ帰宅通知​て実現しているNCサービスの一部機能のユースケースを図 5

次に、このような機能を実際どの様に実現しているのかシスに示す。家電メーカーのIoTデバイスと連携することで、ユー

テム面を掘り下げていきたい。ビジネス要件をシステム設計に

ザへ新たな価値を提供する試みを行った。実際のユースケー

落としていく際に重要となるのが、実際のユーザにこのシステ

スとしては、初めにユーザはNCサービスのNissanConnect

ムがどのように使われるかユーザエクスペリエンスに重きを置ID（以降、NCID）と家電メーカーのID（以降、家電 ID）を紐いてシステムを考えることである。今回、システムを考える上でづけることとなる。その後、ユーザは、NCサービスの様々な以下の点を考慮した。

通知から何をIoTデバイスに通知するかを選択する。今回の取り組みで提供するNCサービスの通知機能は表 2 の通知一覧

4.1 ユーザエクスペリエンス向上に示す通りである。例えば、防犯分類にあるカーアラーム機能

今回のIoT 連携は、これまでのNCアプリと日産車が繋がるについては、ユーザが車から離れた家のリビングなどに居る際ことで実現していたNCサービスの通知機能をIoT 家電と連携に、ユーザの車に異常こと発生すると家の家電（テレビなど）へすることでユーザの利便性向上や価値向上を行う必要性があ「カーアラーム」の通知が届くといったユーザ体験を想定しておる。そのため、ユーザに提供する機能は直観的でストレスのなり、車やスマートフォン以外のデバイスとの連携という新たない設計が必要となる。そこで、Web/IT 分野で高い経験と知価値提供を実現している。

見を持つUI/UXデザイナー、バックエンドエンジニア、モバイ
ルアプリエンジニア、プロダクトオーナー、プロジェクトマネー
ジャーがワンチームでスマートフォンアプリからバックエンドまでを一気通貫でカスタマージャーニー設計、システム設計、運用設計を行った。これにより、従来の機能毎の縦割り分業
方式では実現が難しかったユーザエクスペリエンスを中心においた開発手法を導入したサービス開発を実現した。

4.2 外部の家電 IoT システムとの ID 連携
家電メーカーのIoTデバイスと連携するに当たっては、ユー
ザが家電メーカー毎に発行される家電 IDとNCIDの連携を行

図5 ユースケースう必要がある。この連携を行うことで、
日産自動車のシステムは、
どのユーザがどの家電メーカーと連携を行っているかを認識することができる。日産自動車は、外部の家電メーカーとのID連携を行う技術として、OpenID Connect*などの認証・認
可プロトコルを使用しており、企業間のシステム連携に置ける
セキュリティの担保を行っている。（* 連携する家電メーカーに応じては他の認証・認可技術も導入するものとする。）

日 産 技 報No.90 (2024)99特集 3: コネクテッドサービス： 4. コネクティッドカーが提供する IoT 連携サービスの現在と未来

4.3 家電 IoT システムとの密で疎な連携

Operationの略）の導入が必要である。。CI/CDで可能な限り

これまでに記載したようにOpenID Connectなどの技術を自動化をテストの自動化で品質を高め、継続的なソフトウェア

用いて、外部の家電メーカーとのID 連携を密に行っているが、リリースを迅速に行える環境を実現している。特に、システム

その一方で、日産自動車側のコネクティッドカーシステムが、監視とログ収集を強化し、問題の早期発見とトラブルシュー

家電 IoT 連携の何らかの影響を受けてNCサービスが使えなくティングを可能として更なる改善へ繋げユーザ体験の向上へ

なることは避けなくてはならない。この懸念点を考慮して、家繋げた。

電 IoT 連携向けの通知機能を既存のコネクティッドカーシステ

このように、
ユーザエクスペリエンスを重視し、ビジネススケー

ムから切り離す図 6のようなアーキテクチャを採用している。こルを予測した汎用性と拡張性を持たせ、既存のコネクティッド

れにより、日産自動車側の連携用システム（IoT Adaptor）

カーシステムへの影響を最小化することで、家電 IoT 連携シス

や、外部の家電システムに何かしらの問題が発生しても、テムの実現を行った。

既存のNCサービスには一切影響を与えることがないサービス

5. おわりに（IoT 連携サービスの未来）

運用上非常に安全な仕組みとなっている。

4.4 ビジネスのスケールを考慮した拡張性と汎用性

Web/IT 業界やコンシューマ製品業界は日々新しい製品や上記の密で疎な家電 IoTシステムの連携もアーキテクチャをサービスが誕生している。市場で普及しているデバイスやサー検討する際の重要な要素であるが、ビジネスのスケールを考慮

ビスと車がネットワーク環境下で繋がりIoT 連携できることは、したシステムの拡張性と汎用性も重要な要素である。デジタル

コネクティッドカーだからこそ実現可能な大きな進化のポイントの世界では、
スモールに素早くサービスリリースを行い、マーケッ

であり、車の新たな可能性を大きく広げることができる。今まトのユーザフィードバックを元に、サービスを成長・拡大してくでのカービジネスは「車を売ること」「メンテナンスを行うこと」

手法が一般的に取られる。
今回のケースでも、他の家電メーカー

で収益を上げていた。コネクティッドは車を販売した後に新たとのビジネスパートナーシップの可能性があるため、一社に限な利便性をお客様に届けることが可能であり、そこで新たな価定した専用の作りこみは行わず、汎用性を持たせたシステムアー

値を提供することができる。この新たな価値をお客様に認めてキテクチャの導入を行った。その一つに、上記の一般的に利用いただくことで、今までなかった車の販売後の新たなサービス

されている認証認可の技術の導入、そして外部の家電システム

提供による収益アップを見込むことができる。お客様が欲しいと連携する機能をモジュール化して、既存のコネクティッドカー

ときに必要なサービスに課金し、それに見合ったサブスクリプ

システムに新たなMicro Serviceの一つとして作りこむことをションシステムを提供する。これが日産自動車の新たな収益源行った。これにより、今後のビジネスのスケールを考慮した拡となると共に、お客様の車との関わり方を変えるきっかけになる

張性と汎用性を備えたシステムを実現している。

と考える。今回ご紹介した事例は他社のサービスと繋がるIoT
連携の一部であり、これからもこのようなサービスを数多く市場に投入していく予定である。これにより、お客様の日々のカー
ライフを楽しいものとし飽きさせないことで、お客様に次また日産自動車の車を買いたいと思わせる新たな循環型のビジネスモ
デル創生にコネクティッドカーと共に挑んでいく。

著者

図6 システム構成図

4.5 DevOps の導入繰り返しになるが、マーケットからのユーザフィードバックを元にシステムを常に改善する必要がある。つまり、システム開発は一度リリースを行って終わりではなく、リリース後の事を
開 発 段 階 か ら 考 慮 す るDevOps（Development and

岡

100

尚弥

石井

俊充
日産技報

No.90 (2024)

特集 3

特集 3:コネクテッドサービス

5. モビリティサービス
藤田

晋*

木村

健*

宮下

直樹 **

ら日本で本格的に事業化された。現在は、移動や輸送は変革

1. は じ め に期を迎え、シェアリングサービスの多様化が進み、自転車やバ
イク、電動キックボードにまで広がっている。

日産自動車におけるモビリティサービスの研究・開発の歴史
は、1999 年 9月から実施された電気自動車の共同利用実験

2.2 ライドシェアに遡る。将来起こりうる人口減少や高齢化・過疎化などの社

米国では、出発地・目的地が同一の人々による通勤時の自会問題に対して、単に個人の利用性向上の視点ではなく、地家用車の相乗りが主要な交通手段の1つになっている。モー域課題を解消するための手段として、シェアリングエコノミー

タリゼーションが進み、人々の流れが変わったことで、相乗りの考え方にいち早く気付き、モビリティサービスの1つである

して移動するライドシェアが注目を浴びるようになった。ライド

カーシェアリングに取り組んだ。電気自動車の活用をコアにしシェアは、同一方向に向かう人が相乗りする伝統的ライドシェて、車両と建物間での電力の融通、車両の共有など、車両のアと、 アプ リで マッチ ン グ を 図 るTNC（Transportation

多目的利用の可能性を検証してきた。近年は、福島県浜通り（2）
Network Company）サービスの2つに分けられる（1）。

地域におけるオンデマンド配車サービスを一例として、ライド

伝統的ライドシェアには、カープール、バンプール、カジュ

シェアに取り組んでいる。本稿では、過去から現在に渡って日

アルカープールがあり、いずれも運賃を徴収するタクシーは含産自動車が取り組んできたモビリティサービスの内容についてまれない。サンフランシスコにおけるカープールは主要な交通説明する。

手段の1つになっており、現在では、スマートフォンでその場で申し込むことも可能になった。ドライバーは、ガソリン代等

2. モビリティサービスの歴史の実費程度まで受け取れる。バンプールは、大型車両を利用して多くの人を運ぶ相乗りであり、費用は乗客が負担するが、モビリティサービスは、車両を共同で所有するカーシェアリ

企業や行政の補助で負担されているものもある。カジュアル

ングから始まった。最初に、カーシェアリングとライドシェアと

カープールは、一般ドライバーが通勤途中の道路沿いの乗りの違いについて述べ、その後、公共交通を含めた自家用車以場に並ぶ人を自家用車に同乗させる相乗りであり、ドライバー

外 の 全 ての 交 通 による移 動をシームレスにつなぐMaaSと乗客はお互いに面識がないことが特徴である。

（Mobility as a Service）について述べる。

TNCサービスは、2012 年にサンフランシスコで始まった新
たな運送サービスであり、近年、急速に発展してきている。事

2.1 カーシェアリング

業主体が自ら運送せず、事業主体が運営するプラットフォーム

カーシェアリングの考え方や仕組みは元々、スイスのチュー

で一般ドライバーと乗客を仲介し、自家用車を用いて有償のリッヒが発祥と言われている。1970 年代に、行政主導で大規

運送サービスを提供する。スマートフォンのアプリケーションで模な車両の流入規制が実施され、トラム、バス、鉄道による予約、評価、支払いを行い、料金は地域や車種ごとに距離・高頻度かつ高品質のサービスを提供した。一方で、住民らは時間によって決められ、乗車前の料金把握も可能である。代

都心で車が持てなくなり、郊外に共同で車を所有し始め、カー表例としては、米国勢のUberやLyft、中国勢のDiDi 等が挙

シェアリングが始まった。日本では1988 年に、株式会社シーげられる。

ズが外国車専門のカーシェアリングのサービスを開始したが、日本では、道路運送法において、有償で自動車を使用した

その後、カーシェアリングは長らく普及せず、近年になってか

旅客運送を行うために、「旅客自動車運送事業」の許可を取* モビリティ &AI 研究所

日 産 技 報** 研究企画部

No.90 (2024)101

特集 3: コネクテッドサービス - 5. モビリティサービス

得する必要がある。過疎地など交通の便が悪い地域に限っては、一般ドライバーが乗客を有償で運ぶ「自家用有償旅客運送」が特例で認められているが、適用地域の拡大やタクシーが不足する時間帯でのみ認める案を政府が議論している状況である。現時点では、法改正を視野に入れ、「mobi」や「のるーと」、「AI 運行バス」等の名称で実証実験を実施している状況である。

2.3 MaaS

図1 ハイパーミニ

公共交通を含めた自家用車以外の全ての交通による移動を
シームレスにつなぐMaaSと呼ばれる仕組みが台頭してきた。
2016 年にはフィンランドで、MaaS Global 社によるMaaSア

表1 諸元表プリ「Whim」の運用が始まった。複数の交通事業者のサービスを統合し、経路検索から予約・決済までを1つのサービスと寸法して扱うことが可能になっている。
日本 国内では、2019 年にトヨタ自動 車 株 式 会 社による

全長×全幅×全高 [mm]2665 × 1475 × 1550

ホイールベース [mm]1890

トレッド [mm]1290 / 1270

MaaSアプリ「my route」が福岡市と北九州市で提供された。

重量

車両重量 [kg]840

移動手段の検索・予約・決済まで、移動に関する一連の機

定員

乗車定員 [ 人 ]2

最小回転半径 [m]3.9滑な移動をサポートするマルチモーダルモビリティサービスを

一充電走行距離 [km]115

提供している。

種類

交流同期電動機

最高出力 [kW]24

最大トルク [Nm]

130

種類

リチウムイオン電池

容量 [Ah/3hr]

90

個数 [ 個 ]

4

駆動方式

後輪駆動

能を1つのアプリ内で完結するとともに、街の賑わいを創出するイベントスポット・店舗情報の提供も行い、街中における円

性能

電動機

3. 日産自動車の取り組み
以下では、これまで日産自動車が取り組んできたカーシェアリングの事例として、「ハイパーミニを活用した共同利用システ

主電池

ム」、「チョイモビ」、「e-シェアモビ」を紹介する。また、ライド
シェアの事 例として、「なみえスマートモビリティ」、「EasyRide®」を紹介する。

タイヤサイズ

3.1 カーシェアリング
3.1.1 ハイパーミニを活用した共同利用システム
諸装置

日産自動車は1999 年 9月から、カーシェアリングに関する2

サスペンション形式

つの共同実証実験プロジェクトに参加してきた。使用されたク
ルマは、都市コミュータとして開発された専用ボディをもつ2人乗りの超小型電気自動車「ハイパーミニ」であった（図 1、
表 1）。

ブレーキ

ステアリング形式

102

前 :145 / 65R14
後 :165 / 60R14
前 : ストラット式
後 : ストラット式
前 :ベンチレーテッドディスク式
後 : ディスク式
ラック & ピニオン式

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

横浜みなとみらい21 地区での「都心レンタカーシステム」は、ICカードによる車両管理システムなどの運用実験を通して、実㈶自動車走行電子技術協会（現在の㈶日本自動車研究所）に用化に向けた課題の整理を行いながら、実施地域の拡大や民よる20 台のハイパーミニを活用した実証実験であり、横浜み間企業への拡大を図り、このシステムが広く利用されるようになとみらい21 地区に勤務される方々に業務用として車両を使検討された。

用していただくことを想定したサービスであった。環境にやさし
く、利用者の利便性を重視した新しい交通システムを構築する

3.1.2 チョイモビ

ため、ITS 技術を活用した電気自動車の利用システムの開発と日産自動車と横浜市は、国土交通省が推進する「超小型モその利用システムの実験を行い、電気自動車の普及を促進す

ビリティ導入促進」事業の支援を受け、低炭素交通の推進、ることが目的であった。ITS 機能を利用したクルマの位置検出、

都市生活・移動のクオリティアップ、観光の振興を目的として、状態把握を実施することに加えて、クルマに対して適切な情報

2013 年 10月から2015 年 9月の2 年間、25 台の超小型電気を送信するために、管理センターとドライバーが相互通信を行

自動車「日産ニューモビリティコンセプト（図 3、表 2）」を活用う。車両ステーションでは、無人で車両の貸出と返却が行われ、した日本初のワンウェイ型カーシェアリング「チョイモビ ヨコハ

管理センターでは、予約受付のほか、車両状態管理、利用

マ」の社会実験を実施した。事業主体は、日産自動車と横浜

者認証の機能を有していた。車両には、通信機能付きカーナ

市であり、運営主体は株式会社日産カーレンタルソリューショ

ビゲーションシステムが搭載され、情報通信によって、車両、ン、カーシェアシステム開発は株式会社サージュが担当した。

管理センター、利用者の三者間で、効率的で利便性の高い

2015 年 10月からは、レンタカー型運用での観光活用や地元運用が行われていた。

企業での活用を行った。
そして、2017 年 3月から約 2 年間、新たな「チョイモビ ヨコハマ」として、これまでの知見を活かしつつ、より地域と密着した超小型モビリティの利活用の推進と持続可能な官民連携の事業モデルの構築を目指し、出発したステーションに車両を返却するラウンドトリップ型カーシェアリングを実施した。これに加え、横浜都心エリアに特化した観光ガイドツアーや地元企業への長期貸し出し等も実施してきた。
専用サイトからの会員登録により、横浜都心エリアに設置した14 箇所のステーションで、登録した認証用カード（運転免許証、FeliCa 対応の交通系 ICカードや携帯端末）を使って、

図2 都心レンタカーシステム

車両の貸渡および返却を行い、利用開始予定時間の30 分前
から予約可能であった。また、12 か所（23 台分）の専用無料

ユーザビリティの観点では、現在地からステーションまでの駐車スペースが利用可能であった。同サービスの利用には、

経路をボタン1つで検索する「帰り道一発検索ボタン」、困っ日本の運転免許証、スマートフォン、日本国内発行のクレジッ

た時に管理センターと連絡が取れる「コールボタン」、利用すトカードが必要であり、利用料金は、基本料金 200 円に加える毎にCO2 排出抑制量を計算する「環境貢献度表示」、車両て15 分ごとに250 円課金され、一日の最大利用料金は3,000が返却場所まで戻れなくなる前に警告を行う「バッテリー残量円であった。

警告機能」、利用者の不満を把握する「CSボタン」などを準備し、実証実験を実施する上での使い勝手を向上した。また、実験開始後、横浜みなとみらい21 地区の宿泊施設から近隣の観光スポットをまわる観光用途を組合せ、稼働率の向上と地域の環境イメージ向上を図っていくことも合わせて検討した。
同時期に実施した海老名市での「海老名プロジェクト」は、建設省、神奈川県、海老名市による15 台のハイパーミニを活用したパークアンドライド実験であった。この実験では、市民モニターを募集し、ハイパーミニを朝夕の通勤に利用していた
だくとともに、日中、市役所の公用車として利用することにより、共有化における効果や課題の整理を行うことが目的であった。
日 産 技 報No.90 (2024)103

図3 日産ニューモビリティコンセプト

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

「e-シェアモビ」では、カーシェアリングサービスのプラット

表2 諸元表フォームとして既に多くの実績がある「smart oasis® for Car

全長×全幅×全高 [mm]2340 × 1230 × 1450

ホイールベース [mm]1685

ウド型でシステム機能を提供し、カーシェアリングを始めとしたトレッド [mm]1095 / 1080

モビリティサービスの事業運営に必要となる会員管理・運行管重量

車両重量 [kg]500（ドア付き）

定員

乗車定員 [ 人 ]2

最小回転半径 [m]3.4に運転免許証をかざしてドアの開錠を行い、車両に乗り込ん

一充電走行距離 [km]100

だら、ダッシュボードに収納されているスマートキーを取り出し

寸法

性能

最高出力 [kW]諸装置

タイヤサイズsharing」をカスタマイズして導入した。本システムでは、クラ理・課金決裁などを実現した。オンラインでの会員登録と車両の利用予約を行ったお客様は、予約日時にステーションに停められている車両のリアウインドウに設置されたカードリーダて車両を利用できるため、実店舗での手続きが不要である。

定格 :8

なお、「smart oasis®」は、日本ユニシス株 式 会 社（ 現 :最大 :15

BIPROGY 株式会社）の登録商標である。

前 :125 / 80R13

3.2 ライドシェア

後 :145 / 80R13

3.2.1 福島県浜通り地域での実証実験
2021 年 2月、福島県の3つの自治体（浪江町、双葉町、

3.1.3 e- シェアモビ

南相馬市）と日産自動車を含む8つの企業が、「福島県浜通り

入会費・距離料金がかからず、15 分あたり200 円から車

地域における新しいモビリティを活用した街づくり連携協定」を両を利用できる日産自動車のカーシェアリングサービスである。

締結した。日産自動車は、「新たな移動手段となるモビリティ

この事業を行うには貸渡免許が必要であり、日産グループのサービス」の取り組みの1つとして、2021 年 2月から現在に至中でレンタカー事業を営んでいる株式会社日産カーレンタルソ

るまで断続的に、オンデマンド配車サービスを提供してきていリューションと共同で事業を推進している。2018年1月にスターる。なお、オンデマンド配車サービスとは、お客様が今すぐ移トし、2019 年 3月末時点で、ステーションは全国に514 箇所

動したいと意思を示した場合に、お客様を適切なタイミングでとなった。図 4に示すステーションは、駐車スペース用の枠線、車両に乗車させて、目的地まで送り届ける配車サービスである。

車両、サインキューブの3 点セットが必要で、場所の確保が最も重要である。日産グループの販売会社や日産レンタカー

3.2.1.1 サービスの変遷の店舗も活用するが、駅に近いところにある店舗は少なく、ロ

1）2021 年 2月から約 2 週間

ケーションの良い駐車場の確保が課題となる。現在、借りられ「なみえスマートモビリティチャレンジ」として、住民や来る車種は、電気自動車の「サクラ」と「リーフ」、e-POWERの訪者のサービス受容性を検証した。本実証実験では、道の「ノート」、「オーラ」、「キックス」、「セレナ」であり、電気自動

駅なみえをモビリティハブ（接続拠点）とし、町内中心部の車ならではのドライビングの楽しさと快適さを体験できる電動

主要な場所を繋ぐ巡回シャトルと、道の駅なみえと郊外部の化技術と、自動運転支援技術や自動駐車機能などの知能化

自宅、および、その他の目的地を繋ぐスポーク車両とを組み技術を体感できるサービスである。

合わせて、ハブ &スポーク型の「町内公共交通」を実現した（図 5 上段）。また、店頭で購入、もしくは、Webで注文した商品の配達を貨客混載で行う「買い物配達サービス」などを実現した（図 5 下段）。使用車両は、中心部の巡回シャトルとして2 台のeNV200、周辺部のスポーク車両として3 台のリーフを使用し、新たな公共交通として検証した。

図4 ステーションの一例

104

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

2）2021 年 11月から約 2 か月間
1）の実証実験では、中心部の乗降地の数が限定的であり、また、乗車までの待ち時間も長かったため、全てのお客様の移動ニーズをカバーしきれなかったとの意見があった。そこで、さらに機能を進化させたオンデマンド配車サー
ビス（なみえスマートモビリティ）を開始した。中心部の乗降地を120 箇所に増加し、徒歩 1 分以内で移動可能にすることで、乗車までの待ち時間を短縮した。また、木曜と金曜のサービス時間を夜 21 時まで延長し、長時間・夜間運行を行うことで、利用者の幅広いニーズや浪江町の飲食店をサポ ートした。 車 両としては、1 台 のeNV200と2 台 のNV350を使用した。
また、2022 年 1月からは、VR（Virtual Reality）を活用
して、浪江町にある実際のお店の商品棚を見ながら買い物ができる「なみえバーチャル商店街サービス」の配送を担い、地域経済の支援も行った（図 7）。凸版印刷株式会社（現 :TOPPANホールディングス株式会社）が提供する「VR 買い
物支援サービス」と日産自動車が提供する「なみえスマート

図5 実施したモビリティサービス
（上段: 町内公共交通、下段: 買い物配達サービス）

モビリティ」を組み合わせた買い物支援サービスであり、自宅にいながら、浪江町に拠点を置く3 社（柴栄水産、道の巡回シャトルは、中心部の乗降地（8 か所）に設置されたデ

駅なみえ、
イオン浪江店）の売り場をリアルタイムで見ながら、ジタル停留所（図 6）で顔認証による本人確認を行い、目的地

商品を確認・注文することが可能であった。注文した商品を設定することで、中心部の移動が可能である。なお、デジタ

は貨客混載で自宅まで配送されるものであった。本実証実ル停留所は、アンドロイドOS 搭載のデジタルサイネージ（43験では、購入から手元に届くまでの一連の遠隔購買・宅配

インチ）を使用しており、配車アプリはネイティブアプリとしてサービスの有用性を検証すると同時に、新たな効率的な買実装されている。また、顔認証については、AWS（Amazon

い物手段を提供することで、地域の暮らしやすさの向上や

Web Service）が提供するAmazon Rekognitionを活用して

地域商業の活性化を図った。

いる。

図6 デジタル停留所

図7 なみえバーチャル商店街サービス

スポーク車両は、お客様のスマートフォンアプリで乗車地と目的地を指定することで、道の駅なみえと郊外部の自宅、およまた、中心部でもスマートフォンアプリ（図 8）での配車要求

び、その他の目的地との間の移動が可能である。

を可能にするため、住民の方々へのヒヤリングを重ね、高齢化

なお、お客様の移動が発生していない場合には、巡回シャが進む浪江町で誰もが迷わず目的地を選択可能にした。

トルとスポーク車両ともに、あらかじめ設定された待機場所で待機するものとする。

日 産 技 報No.90 (2024)

105

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

の帰宅を避けるための帰宅承認機能を備えているほか、到着してからも子供が家に入るまでをドライバーが見届けるため、安心して使うことができる。

図8 スマートフォンを活用した配車アプリ

図9 ミニデジタル停留所

3）2022 年 6月から2023 年末まで
前年までは短期間の実証実験を実施していたが、住民の声を考慮して、2 台のNV350を使用する通年での実証実験に変更した。2022 年 10月からは、地域住民の利用促進を目指し、主要な飲食店やラウンドマーク、ホテルなど計
14 か所に、既存のデジタル停留所と同様のユーザインター
フェイスを持つミニデジタル停留所（図 9）を設置した。利用者の利便性向上と拡大を図るとともに、商業店舗へのお客様の送迎を支援すべく導入したものであり、ユーザ登録していない方でも乗車することが可能になった。

図10 スマモビきっず（上段: 二次元コードの読み取り、下段: 車両の利用）

4）2023 年 1月5日から事業化に向けた最終段階の実証実験フェーズに移行し、運賃を伴うサービスへの利用者や地域の受容性を検証している。今後のサービス拡充も含めて、人口密度の低い地域でも持続可能なモビリティサービスの事業化スキームを構築する必要がある。図 11に浪江町内のサービスエリアと基本運賃を示す。サービスエリアには、ゾーン1（浪江町中心部）

図9 ミニデジタル停留所

からゾーン4 が設定されており、基本的にはゾーン1 内での移動と、ゾーン1と他ゾーンとの移動を可能にしている。た2022 年 12月からは、子供向け送迎サービスである「スマモだし、ゾーン4 内の請戸ゾーンについては、東日本大震災

ビきっず」を開始した（図 10）。浪江町では、子供の自宅からの震災遺構が存在しており、訪問者による回遊が想定され学校の往復は通学バスが基本であり、子供向け施設に立ち寄ることから、利便性を考慮して、直接移動を可能にしている。

るには、保護者などによる送迎が不可欠であった。本サービス

なお、サービス有償化にあたっては、車両運行を行う観光により、保護者の負担を軽減、子供の自主的かつ活発な校外

タクシー、東北アクセス、常交タクシーの3 社が、道路運活動を促進し、多様化するライフスタイルに対応した。子供に送法第 21 条の許可を受けている。また、支払いについては、は二次元コード付きキーホルダーを配布し、専用の「きっず停

現金に加えて、PayPayによる運賃支払いも可能になった。

留所」によって読み取ることで、スマートフォンなどを持たない
子供でもサービスを利用できる。端末情報と管制センターが連動し、子供の施設への入退館や車両の乗降などを保護者に通知する仕組みになっている。保護者がスマートフォンアプリ
からあらかじめ子供の行先を制限する機能や、保護者不在時
106

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

図12 MSPFの全体構成

配車は、お客様の乗車地、および、現時点における各車両の位置や配車状況、将来における配車状況の予測値などの情報に基づいて、各車両の走行ルートを計算して決定される。
ここで、乗車地から目的地までの配車をトリップ、複数のトリップを時系列で並べたものをツアーと定義する。現在、全車両に対して配車要求が入っておらず、車両が待機場所に停車し
図11ている状況とする。新たに配車要求があった場合には、トリッ

サービスエリア（上段）と基本運賃（下段）

プ A（現在地である待機場所から乗車地までの移動）、トリッ

3.2.1.2 MSPF（Mobility Service Platform）

プ B（乗車地から降車地までの移動）、トリップ C（降車地から

従来のタクシーの利用においては、お客様から電話で配車

待機場所までの移動）の走行予定ルートを算出する（図 13）。

依頼があった場合には、タクシー会社から全ての車両に対しこの条件下で、別のお客様から配車要求（トリップ D）があって無線で配車可否の問いかけを行い、お客様の場所に向かう

た場合には、そのトリップにおける乗車地と降車地の挿入位置ことが可能な車両が応答する。また、走行中のタクシーに乗りを全通り確認し、移動時間が最短になる位置にトリップを挿入たい場合には、お客様がタクシーのスーパーサイン（空車、賃する（図 14）。乗り合い乗車を許可する場合には、最初に配走、迎車などを表示する機器）を視認し、手を挙げて乗車意

車要求したお客様の乗車限界時刻と降車限界時刻に制約を設思を示す。タクシー運転手はお客様を視認し、停車場所を検けることで、不要な待ち時間や乗車時間を抑え、お客様満足討した上で、お客様の近くで車両を停車させる。乗車後、お度を低下させないようにしている。なお、乗り合い乗車を許可

客様から口頭で目的地を指示されると、タクシー運転手は目しない場合には、お客様が乗車しないトリップ（待機場所から的地に向かって運転し、周辺状況を鑑みて降車場所を決めて乗車地への移動、および、降車地から待機場所への移動）に停車する。ドアを開ける前に支払い処理を行った後、ドアを開

新たなトリップを挿入することで、図 14の（1）や（6）のようなけてお客様を降車させることでサービスが完了する。

乗車と降車を繰り返すツアーが採用される。

なみえスマートモビリティの実現に向けて、上記のオンデマ
ンド配車に関する処理を自動化するために必要となるシステム
一式（車両、配車端末、管制システム、クラウド上で動作する
配車システム等）をMSPFとして開発してきた。お客様は、電話でタクシーの配車依頼をしたり、手を挙げて乗車意思を示したりする代わりに、スマホアプリを介して配車要求を行うこと
で、クラウド上で動 作する配 車システムであるFMS（Fleet
Management System）が配車要求を受け付け、タクシー会
社とお客様の両者にとって最も適した車両を決定し、配車指示を行う。また、自動運転車両の配車にも対応するため、自動運転車両の情報をフィルタリングする仕組みとして、AD
Gatewayを設けた。図 12に、MSPFの全体構成を示す。

日 産 技 報No.90 (2024)107

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

を目指してきた。なお、「Easy Ride®」は株式会社ディー・エ
ヌ・エーと日産自動車の登録商標である。
1）2017 年度（2018 年 3月5日~）
株式会社ディー・エヌ・エー（以降、DeNA）と共同で、

図13 トリップの生成

一般利用者の乗車体験に関する課題の発掘と、エコシステ
ムを築く関係者への理解や巻き込みを目的とした実証実験を実施した。
リーフベースの自動運転車両を使用して、日産グローバ
ル本社から横浜ワールドポーターズまでの約 4.5kmのコー
スを往復運行する実証実験を実施した。公式サイトで募集した約 300 名の一般モニター向けに、目的地の設定や配車などの基本的なサービスに加え、移動だけにとどまらない新
しい乗車体験を提供した。専用のスマホアプリに「やりたいこと」をテキストや音声で入力すると、おすすめの候補地が表示され、乗車中には走行ルート周辺の約 500 件のおすすめスポットや最新のイベント情報などが車載タブレット端末に表示される。また、店舗などで使える40件程度のお得なクー
ポンも準備した。
無人運転時でも安心して利用できるサービスの実現に向けて、 遠 隔 管 制センターを設 置し、日産自動 車のSAM（Seamless Autonomous Mobility）技術とDeNAのサービス設計と運営ノウハウを融合させた遠隔管制システムのテストを実施した。車両に搭載されたカメラ等がセンシングした車両周囲の状況や車内の様子を遠隔でモニタリングし、さらには、車両配備スケジュールや運行を管理した。
2）2018 年度（2019 年 2月19日~3月16日）
新たに開発したe-NV200 ベースの自動運転車両を使用
して、横浜みなとみらいエリアと中華街エリア（図 15）で実図14 トリップの挿入によるツアーの生成（太線: お客様が車両に乗車するトリップ）

証実験を実施した。日常利用を想定していたため、実証実
験期間中の利用回数に制限はなく、配車要求時に15 か所

また、従来のタクシー運転手は、実務経験で培ってきた知の乗降地の中から目的地を決めることが可能であった。自動見に基づいて、需要が発生しそう場所を走行するように、走運転車両は、実証実験エリア内北端に設置された待機場所

行予定ルートを決めている。MSPFにおいては、事前に想定しで待機し、お客様からの配車要求が発生した際に移動を開た需要発生箇所付近に車両を待機させることで、お客様満足始するものとした。サービスの無人化も想定し、乗降地にス

度が高く、かつ、配車効率の高いサービスを提供している。

タッフは配備しておらず、車体に貼り付けられたQRコードを読み込んで乗車することが可能であった。

3.2.2 Easy Ride®
日産自動車は、無人運転車両の活用を想定した新しい交通サービスであるRVRH（Robo-Vehicle and Ride Hailing）として、横浜みなとみらいエリアで実証実験を実施した。「EasyRide®」は「もっと自由な移動を」をコンセプトに、誰でもどこからでも好きな場所へ自由に移動できる交通サービスで、移動手段の提供にとどまらず、地域の魅力に出会える体験の提供
108

日産技報

No.90 (2024)

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

自動運転システムのECU 化、および、監視機能と診断機能を拡充することによって車内オペレータを不要とし、お客様の座席を2 席から3 席に増加させることが可能になった。加えて、待機場所を実証実験エリアの北側と南側に1 か所ずつ設置したことで平均迎車時間を短縮し、かつ、乗降地を23 か所に増加したことで利用者数が増加し、その結果、配車回数が513 回（2018 年度と比較して約 3 倍に増加）となった。無人前提の車内体験についても84% がポジティブな回答をしている。また、本移動サービスの料金に関しては、500円/回、および、サブスク利用が望ましいと回答された方が約半数となった。

図15 実証実験エリア

4. あ と が き

実証実験期間中の配車回数は170 回であり、期間中に16回も乗車する方がいるなど、日常の足として利用するお客様も見られた。しかしながら、乗降地の密度、迎車にかかる時間、
メンテナンスによる車両不足などの問題から、お客様が乗車す

本稿では、日産自動車が取り組んできたモビリティサービス
について述べてきた。シェアリングエコノミーは国際的にも普及が進んでおり、特に、交通分野においては様々な事例が導るまでにかかる時間が長くなる、キャンセルされる課題も見つ入されてきている。日産自動車は、お客様にとって利便性が高かった。

く、かつ、持続可能な交通手段を目指すため、ドライバーを必要としない無人運転車両を活用したモビリティサービスの技

3）2021 年度（2021 年 9月21日~10月30日）

術開発を進めていく。

株式会社 NTTドコモと共同で、少子高齢化に伴う公共交通のドライバー不足など地域社会が抱える交通サービス

参考文献の課題解決に向けて両者のもつ最新技術を活かし、図 15（1）山上俊行 :ライドシェアとは何か ?、国土交通政策研究に示すエリアで実証実験を実施した。新たに自動運転車両の配車に対応したAI（Artificial Intelligence: 人工知能）を活用したオンデマンド交通システム「AI 運行バス®」を組

057 号）

集した約 200 名の一般モニター向けに、将来の完全自動運（3）中島秀之、ほか : バスとタクシーを融合した新しい公共

転による交通サービスをイメージさせる最新技術やサービス

交通サービスの概念とシステムの実装、土木計画学研を提供し、その実用性を検証した（図 16）。なお、「AI 運行

究・論文集 第 32 巻（特集）pp.1-12（2015）

バス®」は株式会社 NTTドコモの登録商標であり、株式会
社 未 来シェアが 開 発したSAVS（Smart Access Vehicle（3）
Service）
を利用している。

図16 NTTドコモとの実証実験

No.90 (2024)（2）中村文彦 : 北米のライドシェアリングの未来、運輸政策
研究 Vol.15 No.2 pp.046-047（2012 Summer 通巻

み合わせることで、みなとみらい在住者や在勤者の中から募

日 産 技 報所報 65 号 pp.2-11（2017 年夏季）

109

特集 3: コネクテッドサービス： 5. モビリティサービス

著者

藤田

晋

木村

健

宮下

直樹

110

日産技報

No.90 (2024)

受

賞

第73回

自動車技術会賞 論文賞（2023年）ステンレス溶射ボアに対応した
厚膜DLCピストンリングの開発

受賞者紹介

平山

勇人

Hayato Hirayama

分

野

：

金属材料、トライボロジー

学

位

：

修士（工学）

所属学会：

自動車技術会内海

貴人

Yoshito Utsumi

分

野

：

機械工学

学

位

：

修士（工学）

柴田

大輔

分

野

：

エネルギー科学、機械工学

学

位

：

修士（エネルギー科学）

所属学会

：

自動車技術会Daisuke Shibata

野間

俊

分

野

：

表面物理学、表面化学

学

位

：

修士（理学）

日 産 技 報Takashi Noma

No.90 (2024)

111

﻿- ﻿
ヘッダー
受賞

受賞 : 第 73 回 自動車技術会賞 論文賞（2023 年）

ステンレス溶射ボアに対応した
厚膜 DLCピストンリングの開発

平山

勇人 *

内海

貴人 **

柴田

大輔 ***

野間

俊 **

に変更し、
耐食性を向上したステンレス溶射ボアを開発した（3,4）。

1. ま え が き

しかしながら、外周にCrN 膜、最外周にDLC 膜を成膜した現行ピストンリングでは、長時間摺動によりDLC 膜が摩滅し可変圧縮比システムを搭載した日産のVC-TURBOエンジン

CrN が露出することにより、露出したCrNとCrを含むステンレ

は、圧縮比を切り替えることで、省燃費化と高い動力性能をス溶射ボアとの摺動で凝着摩耗が発生した。図 1に摺動試験同時に実現している。VC-TURBOエンジンの更なる省燃費化

後のピストンリングの凝着摩耗状態を示す。本報では、ステンには、排気ガス再循環（Exhaust﻿gas﻿recirculation,EGR）率

レス溶射ボアに対応可能なCrN 膜を廃止した厚膜 DLCピストの向上が有効であるが、シリンダーボア内の排気凝縮水が増ンリングを開発したので報告する。

加し、溶射ボアに対する腐食環境が厳しくなる。そのため、耐3. 厚膜 DLC ピストンリングのコンセプト

食性を向上したステンレス溶射ボア（Cr:12﻿ wt%）を開発したが、ピストンリング外周の窒化クロムコーティング（Chromium﻿
nitride,CrN）膜との間で凝着摩耗が発生した。本開発では、
フィルタを加えた真空アーク法（Filtered﻿ vacuum﻿ arc,FVA）を用い、ピストンリング最外周の水素を含まないダイヤモンドラ
イクカーボン（Hydrogen-free﻿ diamond-like﻿ carbon,DLC）
膜をドロップレットが少ない状態で厚膜化および低硬度化することにより、CrN 膜の廃止による凝着摩耗課題および DLC 膜の変形能向上によるアブレシブ摩耗課題の両方を解決した。

Fig.1 Adhesive wear by exposed CrN after 1 μm thickness DLC
wear out.

開発した厚膜 DLCピストンリングとステンレス溶射ボアの採用
により、EGR 率 20﻿%を成立させ、CrN 膜を有する現行ピスト
ンリングおよび鉄系溶射ボアを採用したVC-TURBOエンジン

図 2に厚膜 DLCピストンリングのコンセプトを示す。従来で（KR20DDET）に対して、燃費 4﻿% 以上の向上を実現した。

は、ピストンリング外周に下地材露出を避けるために厚さ20﻿μmのCrN 膜を採用し、最外周には、低フリクション化、耐2. 開 発 背 景

焼付き性向上、ボア/リング摩耗低減を目的に膜厚 1﻿μmのDLC 膜を適用している（5）。CrN 膜を廃止し、DLC 膜を厚膜

VC-TURBOエンジンは、ピストンの上 / 下死点位置を連続化する際の課題は、1）﻿成長したドロップレットによる摺動特性

的に可変にするマルチリンク機構を有し、圧縮比を自在に切りの悪化、2）﻿脱落ドロップレットによるアブレシブ摩耗の進行で替え、省燃費化と高い動力性能を同時に実現できる 。近年、ある。1）﻿はFVA 法の適用によるドロップレット低減、2）﻿はガソリンエンジンの燃費向上技術としてEGRが注目されている 。

DLC 膜の低硬度化による脱落ドロップレットに対する変形能向エンジンの燃焼により排出されたガスを吸気に混入し、燃焼温上により解決する。詳細を以下に示す。

（1）

（2）

度を下げることにより、冷却損失の低減が可能になる。
EGR 率を20﻿ %に向上すると、排気凝縮水と上死点位置でのピストン摺動の複合作用により、溶射ボアの腐食摩耗が加速する。そのため、溶射材料を鉄系材料からステンレス材料* 材料技術部** パワートレイン技術開発試作部

日産 技 報No.90﻿(2024)***R&D 人事部

112
1

日産技報

No.90 (2024)﻿- ﻿
受賞 : 第 73 回 自動車技術会賞﻿論文賞（2023 年）﻿-﻿ステンレス溶射ボアに対応した﻿厚膜
DLC ピストンリングの開発

Fig.2 Configuration of thick DLC coated piston ring.

Fig.3 Schematic representation of FVA system.

3.1 FVA 法の適用によるドロップレット低減
一般的なDLC 膜の成膜方法は、真空アーク法（Vacuum﻿arc,VA）であり、真空中で原料の黒鉛をアーク放電によりイオン化し、発生した炭素イオンをバイアス電圧で加速し、成膜対象物に成膜する工法である。この場合、成膜の際に炭素イオ
ンの他に、グラファイト粒子が飛来する場合があり、このグラファ
イト粒子を核に成長したドロップレットがDLC膜表面に分布し、DLC 膜のエンジン油潤滑下における優れた摺動特性を低下さ

3.2 DLC 膜の低硬度化による脱落ドロップレットにせる要因になる（6）。そのため、本開発ではドロップレット低減が可能な成膜方法であるFVA 法を採用した

Fig.4 SEM observations of FVA-9 μm and VA-6 μm from diagonally above.

対する変形能向上。図 3にFVA（7,8）

ドロップレットの突起部を研磨により平滑化した場合におい法による成膜機構を示す。FVA 法は、成膜原理はVA 法と同ても、DLC 膜内に残留するドロップレットが摺動中に脱落し、等であるが、湾曲したフィルタに磁場を加え、ドロップレットのアブレシブ摩耗が発生した場合、下地材露出による焼付きが核となるグラファイト粒子をフィルタで除去し、炭素イオンのみ発生する可能性がある（11,12）。本開発では、低硬度 DLC 膜はを成膜対象物へ輸送することにより、ドロップレットを低減した

DLC自身の変形能が高く、脱落したドロップレット形状に倣っ

厚膜 DLCを成膜することができる。

た弾性変形をすることでアブレシブ摩耗を抑制できることを発図 4にFVA 法によって成膜した膜厚 9﻿μmのDLC 膜に対し見した。図 5に低硬度 DLC 膜のアブレシブ摩耗低減メカニズて、斜め上からSEM 観察を実施した結果を示す。また、比較

ムを示す。一般的にDLC 膜硬度は炭素原子間におけるダイヤのためVA 法の膜厚 6μmの結果を併記する。VA-6﻿μmはモンド結合とグラファイト結合の比率で決まり、成膜時に成膜多量のドロップレットが存在し、表面に平滑部は認められない対象物に印加するバイアス電圧に対して極大値をとる（13,14）。

が、FVA-9﻿μmはドロップレットが少なく、表面に平滑部がダイヤモンド結合の比率を高めれば、ナノインデンテーション多い。しかしながら、グラファイト粒子の流入を完全には排除

硬度で70﻿ GPa 前後の高硬度 DLC 膜を得ることができる（15）。

できず、DLC 膜表面に存在するドロップレットが突起部を形成

本開発では、成膜時のバイアス電圧を調整し、ダイヤモンドしている。ドロップレットは、グラファイト粒子を核に、炭素イ結合比率を低減することにより、20﻿ GPa 前後の低硬度 DLC

オンが周囲を被覆し、コーン状に成長し大型化する 。FVA
（9）膜を試作し、ステンレス溶射ボアに対する耐摩耗性を評価

法を用いてドロップレットを低減した場合においても、厚膜化した（16,17）。

した場合、ドロップレットの突起部を研磨により平滑化する必要がある（10）。

日 産 技 報No.90 (2024)

113
2

日産技報

No.90﻿(2024)﻿- ﻿
受賞 : 第 73 回 自動車技術会賞﻿論文賞（2023 年）﻿-﻿ステンレス溶射ボアに対応した﻿厚膜
DLC ピストンリングの開発

Fig.5 Mechanism of DLC abrasive wear reduction.

Fig.6 Schematic diagram of the reciprocating sliding wear test
and test specimens appearance.

4. 実験目的および方法

Table 2 Wear test conditions

表 1に試験に使用したピストンリングに成膜したDLC 膜の成膜方法、材料特性、膜厚および表面粗さを示す。硬度、弾性変形量を示す接触深さはナノインデンテーション法、膜厚は断面観察、表面粗さは接触式の表面粗さ測定により定量した。
FVA 法にて成膜したDLC 膜のドロップレット突起部の平滑化

5. 実験結果および考察

を 目 的 に、 成 膜 方 法、 硬 度、 膜 厚 が 異 な る4 仕 様（FD1,FD5,FD6,VD7）のドロップレットの大きさや分布状態を
表面 SEM 観察により確認し、3 仕様（FD1,FD5,VD7）のドロッ

5.1 FVA 法を採用した厚膜 DLC の表面性状管理

プレットの研磨前後の残存状態を断面 SEM 観察にて調査し

図 7にFVA-9﻿μmのDLC 膜硬度 22.1﻿ GPa（FD1）および

た。更に、6 仕様（FD1,FD2,FD3,FD4,FD5,VD7）の研磨前

50.0﻿ GPa（FD5）の成膜後の表面 SEM 観察結果を示す。比後の表面粗さを比較・評価した。また、低硬度 DLC 膜の硬較のためFVA-1﻿μm（FD6）とVA-1﻿μm（VD7）の結果を併度と摩耗量の感度取得および DLC 膜の摩耗進行メカニズムを記する。硬度の異なるFVA-9﻿μmの比較において、ドロップレッ

明らかにするため、FVA 法で成膜した膜厚 9﻿μmの低硬度

トの大きさや分布状態に有意差は認められない。FVA-1﻿μm

DLC 膜（FD1,FD2,FD3,FD4）とステンレス溶射ボアの摩耗試（FD6）および VA-1﻿μm（VA7）は、1﻿μm 前後の微小なドロッ験および試験後の摺動部調査を実施した。摩耗試験は、ピス

プレットが存在するが、FVA-1﻿μm（FD6）はフィルタの効果

トンリングに成膜したDLC 膜の最外周を研磨によりRa﻿ 0.05﻿

によりドロップレット量の低減を実現した。ただし、FVA-1﻿μm

μm,Rpk﻿ 0.05﻿μm 以下に仕上げた後、必要な長さに切り出（FD6）は9﻿μmまでの厚膜化の過程でドロップレットが成長し、し、OPTIMOL﻿ SRV® 試験装置を用いてステンレス溶射ボア大型化することを確認した。

との往復摺動摩耗試験を実施した。図 6に試験機の概要および試験片の外観写真を示す。試験条件は、表 2に示す摩耗試験条件にて実施し、12 時間試験後のピストンリングの断面
プロファイル測定により、DLC 膜の摩耗量を測定した。また、摩耗試験を1 時間、3 時間、10 時間で中断し、マイクロスコー
プにて摺動部 / 非摺動部の境界を観察した。
Table 1 DLC specifications

Fig.7 Surface SEM observation of as-coated DLC with different
process, hardness, and thickness.

図 8にFVA-9﻿μm（FD1）のドロップレットの断面 SEM 観察結果を示す。比較のため、VA-1﻿μm（VD7）の結果を併記す
日産 技 報No.90﻿(2024)

114
3

日産技報

No.90 (2024)﻿- ﻿
受賞 : 第 73 回 自動車技術会賞﻿論文賞（2023 年）﻿-﻿ステンレス溶射ボアに対応した﻿厚膜
DLC ピストンリングの開発

る。FVA-9﻿μm（FD1）のドロップレットは、成膜初期に流入

5.2 DLC 膜とステンレス溶射ボアの往復摺動摩耗試験

したグラファイト粒子を核に、空孔を伴いながら成長し、下地

図 11に12 時間摩耗試験におけるDLC 膜硬度と摩耗量の材近くまで根を張った直径約 10﻿μmのドロップレットとなり、関係を示す。また、摩耗量算出のために測定した試験前後の表面に突起を形成している。図 9にFVA-9﻿μmのDLC 膜硬ピストンリングの断面プロファイルを併せて示す。DLC 膜硬度

度 22.1﻿GPa（FD1）と50.0﻿GPa（FD5）を量産想定の研磨時が 26.7﻿ GPa（FD3）で、DLC 膜の摩耗が急峻な増加を示し、間にて研磨し、平滑化を試みた場合のドロップレット断面 SEM

27.7﻿ GPa（FD4）では最大で4.5﻿μmまで摩耗が進行した。

観察結果を示す。研磨後の22.1﻿GPa（FD1）は、ドロップレッ

一方、22.1﻿ GPa（FD1）および 25.8﻿ GPa（FD2）は摩耗量はトと周辺部の段差がなくなり平滑面を形成できるが、50.0﻿GPa

1﻿μm 以下と軽微であった。図﻿ 12にDLC 膜硬度 22.1﻿ GPa（FD5）は頂部が一部削られただけで、平滑面を形成できない。

（FD1）と27.7﻿ GPa（FD4）の摩耗試験後の摺動部観察結果

ドロップレット/DLC 膜界面は軟質なグラファイト結合の比率がおよび表面粗さ測定結果を示す。27.7﻿ GPa（FD4）は摺動方

高いが、ドロップレットはDLC 膜と同等のダイヤモンド結合の向に平行な傷が複数存在し、表面粗さはRa﻿ 0.08﻿μmまで比率であり、DLC 膜硬度が高い場合、ドロップレット突起部悪化した。一方、変形能が高い22.1﻿ GPa（FD1）は、摺動の短時間での平滑化が困難になる。図﻿ 10にDLC 膜硬度とド部全域が均一でマイルドな摩耗形態を示し、摺動方向に平行

ロップレットの突起高さを示す指標であるRpkの関係を示す。

な傷や表面粗さの悪化は認められなかった。

FVA-9﻿μmは、研磨前はDLC 膜硬度に関わらず Rpk﻿0.3﻿μm 以上であるが、研磨によりRpk﻿0.1﻿μm 以下まで平滑化す
るには、DLC 膜硬度を27.7﻿GPa 以下に設定する必要がある。﻿

Fig.8 Cross section SEM observation of droplet as coating.
Fig. 11 Relationship between DLC wear depth and hardness
after wear test (12 hours).

Fig. 9 Cross section SEM observation of droplet after polish.

Fig. 12 Surface observation and roughness profile of DLC sliding area after wear test (12 hours).

5.3 摩耗試験後の DLC 膜の摺動部調査
図 13にDLC 膜硬度 27.7﻿ GPa（FD4）の3 時間試験後のドロップレット脱落部の表面 SEM 観察結果を示す。また、図 14にドロップレット脱落部の断面 SEM 観察結果および EDX 分析

Fig.10 Relationship between Rpk of DLC surface and hardness
after as coating and polish (FD1, FD2, FD3, FD4, FD5, VD7).

日 産 技 報No.90 (2024)

結果を示す。ドロップレット脱落部を起点に摺動方向に平行な
115
4

日産技報

No.90﻿(2024)﻿- ﻿
受賞 : 第 73 回 自動車技術会賞﻿論文賞（2023 年）﻿-﻿ステンレス溶射ボアに対応した﻿厚膜
DLC ピストンリングの開発傷が発生し、ドロップレット脱落部には、ステンレス溶射ボア

研磨痕が摺動部 / 非摺動部の境界に残存していた。上記結果の主成分であるFe、Crの移着が認められた。この結果は、スは、27.7﻿ GPa（FD4）は、摺動初期の形状馴染みが発生する

テンレス溶射ボアとの摺動によりドロップレットが脱落し、脱落

高面圧下において、ドロップレット脱落によるアブレシブ摩耗

したドロップレットが摺動方向に引き摺られて傷が発生したことが支配的であるが、形状馴染みが進み、ドロップレット脱落のを示唆している。また、断面 SEM 観察の結果、ドロップレット

頻度が減少すると、アブレシブ摩耗により発生した傷の凸部が/DLC 膜界面から発生したき裂が内部空孔に向かって進展し、ステンレス溶射ボアとの摺動で削られることによって、DLC 膜

ドロップレットが脱落した可能性が考えられる。き裂の起点はの摩耗が進行すると考えられる。一方、22.1﻿ GPa（FD1）は、グラファイト結合の比率が高いドロップレット/DLC 膜界面であ

アブレシブ摩耗は発生せず、ステンレス溶射ボアとの摺動により、ドロップレットの脱落し易さとDLC 膜硬度は、強い相関をり均一に摩耗が進む。ドロップレット脱落によるアブレシブ摩持つ可能性は低いと推定される。底部には大型のドロップレッ

耗の抑制にはDLC 膜硬度を22.1﻿ GPaまで低硬度化することトが残存しており、DLC 膜の摩耗が進めば、再脱落によりアが有効であるが、22.1﻿GPa 以下の場合、ステンレス溶射ボア

ブレシブ摩耗を引き起こす懸念がある。

との摺動により摩耗が進行する可能性が考えられる。

Fig.13 Surface SEM observation of droplet dropout location
after wear test (3 hours: 27.7 GPa (FD4)).

Fig.15 Mechanism of DLC wear progressing by observing theboundary between sliding part and non-sliding part.

6. エンジン耐久試験結果および DLC 膜の
市場摩耗量予測Fig.14 Cross section SEM observation and EDX analysis ofdroplet dropout location after wear test (3 hours: 27.7 GPa(FD4)).

開発した硬度 22.1﻿ GPa、膜厚 9﻿μm（FD1）を成膜した厚膜 DLCピストンリングおよびボア径φ84﻿ mmのステンレス溶
射ボアを採用した4 気筒エンジンにて、耐久試験を実施した。
試験条件は、最高回転数を5600﻿rpm、最高油温を135﻿℃、

5.4 DLC 膜の摩耗進行のメカニズム
図 15にDLC 膜硬度 27.7﻿GPa（FD4）の摩耗試験を1 時間、試験時間を500 時間とした。図 16に耐久試験後のDLC 膜の

3 時間、10 時間、また、DLC 膜硬度 22.1﻿ GPa（FD1）の摩摺動部観察結果および表面粗さ測定結果を示す。摺動部に耗試験を1 時間で中断し、摺動部 / 非摺動部の境界をマイク

凝着摩耗およびアブレシブ摩耗の兆候は認められず、表面粗

ロスコープ観察した結果を示す。27.7﻿ GPa（FD4）の1 時間さの悪化は認められない。耐久試験後のDLC 膜の摩耗量およ

経過時は、ドロップレットを起点に複数の傷が発生し、摺動部

び長距離走行した市場回収車のピストンリング摩耗量の調査/ 非摺動部の境界線はうねりが認められる。3 時間経過時は、結果を基に、DLC 膜の市場摩耗量予測を実施した。図 17に

1 時間経過時に発生した傷は消える、または浅くなる。10 時

22.1﻿ GPa（FD1）のDLC 膜の予測摩耗量を示す。比較のた

間経過時は、摩耗が進み、ドロップレット脱落による新しい傷

め27.7﻿GPa（FD4）の予測摩耗量を併記する。15 万キロ以上が認められるが、傷は1 時間経過時と比較して少ない。一方、の評価基準走行距離において、27.7﻿ GPaの予測摩耗量は22.1﻿ GPa（FD1）の1 時間経過時は、ドロップレット起点の傷

14﻿μmであり、下地材露出の可能性があるが、22.1﻿GPaはは認められず、摩耗が一様に進み、摺動部 / 非摺動部の境界

予測摩耗量が 8﻿μmとなり、膜厚 9﻿μm 以下になることを確

線のうねりは小さい。また、試験前に平滑化のために実施した認した。最終的に、EGR 率 20%でのエンジン耐久試験を実

日産 技 報No.90﻿(2024)

116
5

日産技報

No.90 (2024)﻿- ﻿
受賞 : 第 73 回 自動車技術会賞﻿論文賞（2023 年）﻿-﻿ステンレス溶射ボアに対応した﻿厚膜
DLC ピストンリングの開発

施し、DLC 膜の摩耗に異常がないことを確認した（4）。

い。また、DLC 膜の市場摩耗量予測の結果、DLC 膜
厚 9﻿μmに対して予測摩耗量は8﻿μmになることを確認した。
なお、開発した硬度 22.1﻿GPa、膜厚 9﻿μmの厚膜 DLCピ
ストンリングとステンレス溶射ボアの採用により、EGR 率 20﻿ %を成立させ、CrN 膜を有する現行ピストンリングおよび鉄系溶
射ボアを採用したVC-TURBOエンジン（KR20DDET）に対して、燃費 4﻿% 以上の向上を実現した。
参考文献（1）﻿﻿K ojima,﻿ S.﻿ et﻿ al.,﻿ :Development﻿ of﻿ a﻿ New﻿ 2L﻿

Fig.16 Surface observation and roughness profile of DLC sliding
area after engine durability test (500 hours: 22.1 GPa (FD1)).

Gasoline﻿ VC-Turbo﻿ Engine﻿ with﻿ the﻿ Worldʼs﻿ First﻿
Variable﻿ Compression﻿ Ratio﻿ Technology,﻿ SAE﻿Technical﻿Paper﻿2018-01-0371﻿
（2018）.
（2）﻿﻿平谷ほか: 燃料改質ガソリンエンジン用EGR 改質システム
における改質用燃料供給方法に関する研究、﻿自動車技術会論文集、﻿Vol.51,﻿No.3,﻿p.398-403﻿
（2020）。
（3）﻿﻿持田ほか : 低フリクション高熱伝達の為のミラーボアコー
ティング技術開発、﻿自動車技術会秋季学術講演会前刷
集、﻿20145765﻿（2014）。
（4）﻿﻿Hirayama,﻿H.﻿et﻿al.,﻿:Stainless﻿Steel﻿Thermal﻿Spray﻿Coating﻿ of﻿ Cylinder﻿ Bores﻿ for﻿ VC-Turbo﻿ Engine,﻿

Fig.17 DLC wear depth prediction.

SAE﻿ Int.﻿ J.﻿ Adv.﻿ &﻿ Curr.﻿ Prac.﻿ in﻿ Mobility﻿ 3（5）,﻿
p.2236-2244﻿
（2021）.

7. 結 論（5）﻿﻿Higuchi,﻿T.﻿et﻿al.,﻿:Development﻿of﻿Hydrogen-Free﻿
Diamond-Like﻿ Carbon﻿ Coating﻿ for﻿ Piston﻿ Rings,﻿

ステンレス溶射ボアに対応した厚膜 DLCピストンリングを開Tribology﻿Online﻿12,﻿p.117-122﻿
（2017）.

発し、ドロップレットが少ない状態で厚膜化および低硬度化す（6）﻿﻿Mabuchi,﻿Y.﻿et﻿al.,﻿:The﻿Development﻿of﻿Hydrogen-

ることにより、CrN 膜の廃止による凝着摩耗課題および DLC

free﻿ DLC-coated﻿ Valve-lifter,﻿ SAE﻿ Technical﻿ Paper﻿

膜の変形能向上によるアブレシブ摩耗課題の両方を解決した。

2007-01-1752﻿
（2007）.

本開発により得られた知見のまとめを以下に示す。

（7）﻿﻿Shi,﻿ X.﻿ et﻿ al.,﻿ :Transport﻿ of﻿ vacuum﻿ arc﻿ plasma﻿
through﻿ an﻿ off-plane﻿ double﻿ bend﻿ filtering﻿ duct,﻿

1） ﻿FVA-9﻿μmのDLC 膜硬度が 50.0﻿GPaの場合、
ドロッThin﻿Solid﻿Films﻿345,﻿p.1-6﻿
（1999）.

プレットの突起部を研磨で平滑化することが困難であ（8）﻿﻿Lee,﻿W.﻿et﻿al.,﻿:Eﬀ﻿ect﻿of﻿defects﻿on﻿wear﻿behavior﻿り、短時間での研磨でRpk﻿ 0.1﻿μm 以下まで平滑化

in﻿ ta-C﻿ coating﻿ prepared﻿ by﻿ filtered﻿ cathodic﻿

するには、DLC 膜硬度を27.7﻿ GPa 以下に設定する必

vacuum﻿ arc﻿ deposition,﻿ Diamond﻿ and﻿ Related﻿

要がある。

Materials﻿105,﻿107789﻿
（2020）.

2） ﻿ステンレス溶射ボアとの12 時間摩耗試験において、（9）﻿﻿Drescher,﻿D.﻿et﻿al.,﻿:A﻿model﻿for﻿particle﻿growth﻿in﻿

DLC 膜硬度 22.1﻿ GPaでは、摩耗量は1﻿μm 以下とarc﻿ deposited﻿ armophous﻿ carbon﻿ films,﻿ Diamond﻿

軽微であり、摺動部全域が均一でマイルドな摩耗形態

and﻿Related﻿Materials﻿7,﻿p.1375-1380﻿
（1998）.

を示し、摺動方向に平行な傷は認められない。

（10）﻿﻿三 宅ほか :自動車エンジン部品用DLC 膜の開発、﻿日新3） ﻿500 時間のエンジン耐久試験の結果、DLC 膜硬度

電機技報、﻿Vol﻿.62、﻿No.3、
﻿p.45-49﻿（2017）。

22.1﻿ GPaは、摺動部に凝着摩耗およびアブレシブ摩（11）﻿﻿Tas,﻿M.﻿et﻿al.,﻿:Roles﻿of﻿mirror-like﻿surface﻿ﬁ﻿nish﻿

耗の兆候は認められず、表面粗さの悪化は認められなand﻿ DLC﻿ coated﻿ piston﻿ rings﻿ on﻿ increasing﻿

日 産 技 報No.90 (2024)

117
6

日産技報

No.90﻿(2024)﻿- ﻿
受賞 : 第 73 回 自動車技術会賞﻿論文賞（2023 年）﻿-﻿ステンレス溶射ボアに対応した﻿厚膜
DLC ピストンリングの開発

scuffing﻿ resistance﻿ of﻿ cast﻿ iron﻿ cylinder﻿ liners,﻿Wear﻿376-377,﻿p.1558-1569﻿
（2017）.
（12）﻿﻿Mabuchi,﻿ Y.﻿ et﻿ al.,﻿ :Wear﻿ analysis﻿ of﻿ hydrogenfree﻿ diamond-like﻿ carbon﻿ coatings﻿ under﻿ a﻿lubricated﻿ condition,﻿ Wear﻿ 298-299,﻿ p.48-56﻿
（2013）.
（13）﻿﻿R obertson,﻿ J.,﻿ :Deposition﻿ mechanisms﻿ for﻿
promoting﻿ sp3﻿ bonding﻿ in﻿ diamond-like﻿ carbon,﻿
Diamond﻿ and﻿ Related﻿ Materials﻿ 2,﻿ p.984-989﻿
（1993）.
（14）﻿﻿Shi,﻿X.﻿et﻿al.,﻿:Properties﻿of﻿carbon﻿ion﻿deposited﻿
tetrahedral﻿amorphous﻿carbon﻿ﬁ﻿lms﻿as﻿a﻿function﻿
of﻿ ion﻿ energy,﻿ Journal﻿ of﻿ Applied﻿ Physics﻿ 79,﻿p.7234-7240﻿
（1996）.
（15）﻿﻿Mabuchi,﻿ Y.﻿ et﻿ al.,﻿ :Effect﻿ of﻿ sp2/sp3﻿ bonding﻿
ratio﻿ and﻿ nitrogen﻿ content﻿ on﻿ friction﻿ properties﻿
of﻿ hydrogen-free﻿ DLC﻿ coatings,﻿ Tribology﻿
International﻿62,﻿p.130-140﻿
（2013）.
（16）﻿﻿大城ほか : 軟質金属との摺動に最適な自動車エンジン部
品用DLC 膜「HC-DLC」、﻿SEIテクニカルレビュー・第197 号、﻿p.63-67﻿
（2020）。
（17）
﻿﻿Mustafa,﻿ M.﻿ et﻿ al.,﻿ :Effect﻿ of﻿ mesh﻿ structure﻿ of﻿
tetrahedral﻿ amorphous﻿ carbon﻿（ta-C）﻿coating﻿ on﻿
friction﻿ and﻿ wear﻿ properties﻿ under﻿ base-oil﻿
lubrication﻿ condition,﻿ Tribology﻿ International﻿
147,﻿105557﻿（2020）.

日産 技 報No.90﻿(2024)

118
7

日産技報

No.90 (2024)

編集後記
日産技報をご愛読頂きましてありがとうございます。2023 年は日産の創業 90 周年という節目の年ですが、
今回、日産技報も第 90 号という節目を迎えました。記念号として日産の先進技術開発を網羅する３つのトピックス
を特集しました。電動化、自動運転・運転支援、コネクテッドサービスです。
電動化では、「たま」から「アリア」までの 75 年の歴史と未来への展望、自動運転・運転支援では、1980 年代後半以降の運転支援の発展の歴史、コネクテッドサービスでは、1990 年代後半からの様々なサービスの発展を論じています。それぞれの分野での象徴的な技術を深く解説しており、かなり読み応えのある特集号に仕上がったと思っております。
これらの執筆には、日産の技術開発で先頭に立つ者が携わっています。ここに、日産の技術を広く発信したいという思いで関わったすべての執筆者および編集関係者に敬意を表します。
日産技報第 1 号の最初の記事は「動弁機構に関する研究」というエンジン技術の研究紹介でした。時代とともに技術の内容は変わっていきますが、“ 他のやらぬことを、やる ” という日産の DNA は変えずに、これからも最先端の技術を追い求め続けていきます。我々が開発している高い技術が、読者の皆さまに伝わることを切に願っております。

総合研究所

研究企画部 山村 智弘

NISSAN TECHINICAL REVIEW 2024 No.90
発行

2024年3月

発行所

日産自動車株式会社
総合研究所 研究企画部〒243-0123 神奈川県厚木市森の里青山1番1号

発行人

総合研究所 研究企画部

編集所

株式会社日産クリエイティブサービス
オフィスサービス部〒243-0126 神奈川県厚木市岡津古久560-2 日産テクニカルセンター内

部長

山村

智弘