在汽车制造业，日产公司自2010年率先开始销售量产型聆风EV以来，至今已有12年之久。为实现零排社会，日产不仅致力于电动汽车开发，还通过包括原料生产厂在内的全价值链的CO₂减排，推进汽车制造全过程的脱碳。

日产于2020年5月发表的“NISSAN NEXT”企业转型计划中，提出了在2023年度末，将有8种以上的新型电动汽车投入市场。其中，e-power车型将扩大到全球汽车市场的B区和C区。在2023年度末，日产汽车的电动化率目标是，日本：60%、中国：23%、欧 洲：50%。2023年度末，日产电动化技术搭载车的销售目标是超过100万辆/年。

本文以最新的e-power技术为中心，对今后汽车的开发方向作简要论述。

1 减少稀土用量

实现碳中和的措施之一就是推进汽车的电动化。多数电动机使用的钕磁铁中都采用了钕和镝等稀土元素。日产在2010年以后，进行了削减重稀土用量的研究和稀土再生利用的研究，从未达到出厂标准的未搭载在汽车上的电动机中取出磁铁，将磁铁分解返回给磁铁生产厂。2017年，日产与早稻田大学开始进行关于稀土的共同研究。2019年，确立了利用“干式精炼法”，无须分解电动机的、高效率回收高纯度稀土化合物技术。聆风EV、NOTE等电动车车种的重稀土用量减少了85%。

2 汽车电动化

日产于2020年和2021年扩大了e-power车型的销售，销售了第一代和第二代e-power共四种电动车型。这四种电动车是100%的电机驱动HEV。在不使用燃油发动机驱动这一点上，与其他汽车制造公司的混合动力车有很大不同。

自锂电池组EV实用化以来，已经经过了20年。预测，2030年，电动车（FCV、EV、PHV、HV）对汽车总量的占比将增加到32%。2040年，该占比将增加到51%。也就是说，到2040年， EV的市场占有率将增加到现在的3倍，HV的市场占有率将增加到现在的2.5倍，并且EV的市场占有率可能进一步增大。汽车电动化是环境保护的有效措施，但汽车轻量化也对CO2减排具有很大作用。为增加EV的续航距离和提高加速性能，需要使EV轻量化。此外，从近年来日本实施的燃料效率法规、CO₂减排法规、补助金政策以及驾驶执照允许总重量等法规方面来说，也必须使EV轻量化。

从EV的市场状况来看，2010年日产聆风开始销售以来，EV的电池组容量逐渐增大。2016年以后，除了紧凑型EV，还增加了搭载大容量电池组的高端EV，扩大了EV的车种。EV可分为电池组容量为60kWh-70kWh的大众化EV车型和搭载大容量电池组的高端EV车型。

一般来说，EV比汽油车重200kg。车辆尺寸增大时，EV比汽油车重400kg。EV的电池组和电动机是EV重量增加的主要原因。EV的车体、电池组、传动系统三个部分约占EV总重量的1/2。因此，这些部分的轻量化是EV需要解决的重要问题。车体轻量化的方法有，外板的铝材化、车体骨架的全铝化、CFRP（碳纤维增强聚合物复合材料）?铝?钢组合的材料多元化等方法。根据车体大小采用不同的轻量化方法。小型车辆采用更换材料的方法，大型车辆采用材料多元化的方法。

电池组容量增大引起重量增加。电池重量占电池组重量的一大半，但大容量电池组中的电池组壳体、配线、固定零件的重量也在100kg以上。各电动车制造公司采用各种不同的材料制造电池组壳体。电池组壳体选材和电池的搭载方法都处于探索时期。日产聆风电动车，通过提高电池组的能量密度和体积利用率，使电池组的容量从20kWh提高到62kWh，促进了电池组轻量化。

在汽车传动系统轻量化方面，日产聆风电动车电动机?变压器?充电器一体化于车的前方，使电动机?变压器?充电器安置合理化。2017年，日产聆风电动车采用动力系统直接冷却方式，使变压器减重25%。今后，高端电动车采用材料多元化技术降低成本，可将价格降低到大众化的紧凑型电动车的水平。

在电池组技术发展方面，期待着在提高锂离子电池组能量密度的同时，实现全固体电池的技术突破。

为了扩大材料多元化技术的应用，必须大幅度降低材料费和加工费。CFRP是采用创新的材料制造技术降低制造成本的一种新型材料。此外，可以期待着复合材料自动铺放技术、热塑性CFRP应用技术、材料循环利用技术以及材料混合化技术的开发和应用，可使部件制造成本下降。在传动系统轻量化方面，可以期待采用SiC使变压器小型轻量化。

3 e-power技术

e-power是聆风EV日产（LEAF EV）车型独有的电机控制技术，以应对驱动系统扭转共振的电机制振控制。该技术的特征是，无变速机构的100%电机驱动，在低转速时产生最大转矩。采用e-power可使汽车快速、强力、顺畅加速。BEV化的方法是使用比混合动力车大型的电机和高功率大容量电池组。由于系统成本高、重量增加，增大了设计布局的困难。因此，低成本化、轻量化、一体化等问题是电动车必须解决的问题。

日产在2019年东京车展展出的Aria Concept概念车，展示了AWD（Al l-Wheel Drive 全时四驱系统）的发展方向“e-4ORCE（双电机全轮控制技术）”。e-4ORCE将部分传统制动功能由电机承担。100%电机驱动的AWD具有卓越的性能。

e-power也是100%的电机驱动，其特点是行驶开始就可达到最大转矩，因此可像EV那样，稳静顺畅地行驶。此外，对于EV，在电池组技术进步的基础上，使燃油发动机专用于发电和定点运转系统的集约化。在2025年前，可使EV的效率与内燃机同等。

e-power可向包括无充电装置地区的全世界的客户提供电机驱动。

2021年，销售的新型日产电动车搭载了改进的第二代e-power系统，系统中的电机、变压器、电池组和燃油发动机都是改进型产品，不仅提高了功率，而且提高了能耗效率。该车型的燃油发动机动作频率下降和动作时间的优化，以及负载噪音控制功能，进一步提高了车辆的静音行驶性能。

e-power作为电动车聆风（LEAV）的传动系统和传动技术，有许多可以改进的部分，具有很大的构成自由度。因此，e-power具有在广大地区应用的潜力。

4 电池组

为了普及EV，今后必须降低电力传动系统的成本，其中，电池组的技术革新是一个需要解决的重大课题。具体来说，电动车制造厂与电池组材料生产厂共同进行新型电池组材料的开发，开展高价Co减量化或无Co的电池组材料的研究开发。对于电池组壳体，电动车制造厂应与电池组制造厂共同进行不使用组件，直接将电池置于电池组壳体内的、无模组电池包开发及其工艺优化的研究。

现在已经开发出采用省稀土磁铁的驱动电机、薄壳小型发电机、新结构电源模块的、紧凑型包装的、尺寸为1英寸的变压器。e-power的冷却设计十分重要。聆风（LEAF）电动车变压器的冷却装置是借助于绝缘板固定在带有水通道的铝材散热片上的间接水冷装置。而e-power的冷却装置是将电源模块浸没在冷却水中的直接水冷装置。

电池组壳体的功能分为防尘防水和强度刚性两种功能。相应地，电池组壳体由树脂壳和金属骨架两种部件构成，提高了电池组布局的自由度。可将电池组安装在紧凑型车前坐席下面的有限空间。

搭载e-power的电动车，通过调整电池组的电池数和变压器电流，使电机功率和转矩实现最佳化。

5 e-power的振动和噪音现象

e-power的振动和噪音现象可分类为e-power特有现象和日产聆风（LEAF）电动车和HEV共同现象。

燃油发动机噪音传播到车箱的传播路径有两大类别：通过发动机架传播振动的路径和发电机在机舱内发出的声音在空气中传播的路径。

日产通过增加必须的最小部件，提高了传动系统的刚性，降低了传动系统的振动程度。此外，与旧式e-power车型相比，新式e-power车型采用了新型低刚性扭转减振器，降低了齿轮转动咬合的声音，提高了新式e-power车的行驶静音性。

日产开发出将电机驱动用减速机和燃油发动机发电用增速机两个系统齿轮系作为整体的齿轮箱。为了使该齿轮箱可装入现有的紧凑的燃油发动机机舱，将该齿轮箱的宽度变小。此外，通过提高音振控制性和低成本结构，使该齿轮箱具有耐久性和高效率润滑性。通过对全传动系统音振的模拟解析，不仅提高了齿轮箱单体的刚性，而且提高了燃油发动机与齿轮箱的缔结刚性，将包括电机噪音在内的驱动系统噪音控制到最低水平。

预计，今后e-power将扩大应用到更大功率的电动车。车辆的静音性会因燃油发动机转矩和电机转矩的增大而下降。因此需要解决传动系统大型化条件下的振动传递系统的改进问题。

6 燃油发动机

日产在三汽缸1.2L汽油发动机HR12的基础上开发出e-power用的燃油发动机。其中，选用的汽油发动机是热效率提高潜力最大的HR12DDR，并采用了原油EGR（废弃再循环系统）、电动水泵、电动空调压缩机等。此外，采用缸壁镀膜技术提高燃烧室的放热性，并与原油EGR冷却作用相结合，即使在压缩比12.0、高负荷高EGR条件下，也可防止汽油发动机发生爆震现象，从而调整点火进角提高汽油发动机的热效率。

对e-power用燃油发动机的要求有三点：1）具有作为满足汽车动力要求的电力供给源的功率；2）作为唯一消费燃料的装置，具有较高的燃料利用率和良好的排气性；3）具有紧凑性可实现一体型传动系统。

e-power将发电用燃油发动机的废热用做暖气热源。新型e-power车采用了提高燃油发动机热效率技术和提高与EV共用的电动部件传动效率技术，提高了e-power系统的效率。今后的工作应该是，进一步提高专用发电的各种驱动方式e-power燃油发动机的热效率，使发电专用的e-power燃油发动机实现小型轻量化、低损失化和高效率产生暖气用热能。

日本以外的其他国家也有e-power与可变压缩比的燃油发动机组合情况。新型可变压缩比燃油发动机VC涡轮要求多链路系统小型化。为此，要开发塑性紧固用1.6GPa高强度螺栓。1.6GPa高强度螺栓开发中需要解决的一个问题是螺栓的抗延迟断裂性。通过优化螺栓的化学成分和热处理工艺，开发出抗延迟断裂性优良的高强度螺栓。

7 结语

汽车电动化促进了CO₂的减排。为达到巴黎协定提出的将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内的目标，需要家庭、产业、交通等所有能源需求领域的努力，并包括发电在内的能源供给实现无化石燃料。为实现碳中和，日产汽车公司将实施e-power等汽车全生命周期的CO₂减排措施。