トヨタのハイブリッド車の仕組みを素人が簡単に解説してみた

ハイブリッド仕組み

今や、車の世界を飛び越え、日常的に聞くようになった、”ハイブリッド”という単語。

僕は、つい最近まで、その意味を”低燃費”という意味だと思っていました。

 元々の単語の意味はこれです。

  • 異種のものを組み合わせたもの

引用元:wikipedia URL:https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%82%A4%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%89

 つまり”ハイブリッド車”の意味は、

車を動かすための、動力が、

  • 燃料を燃やして動くエンジン
  • 電機によって動くモーター

の2種類を組あわせて動く車

 という事なのですね。

さて、今回はそのハイブリッドの仕組みについて、なるべく簡単に説明していきたいと思います。

ハイブリッド車の構造

今回は、ハイブリッド車の先駆けである、トヨタのハイブリッドシステムについて説明していきます。

詳しい説明はトヨタのHPのハイブリッドカーの説明(http://www.toyota.co.jp/jpn/tech/environment/hv/)をご覧ください。※画像は全てこのリンク先より引用しています。

まずは、ハイブリッドシステムのおもな機構を載せている図をご覧ください。

引用元:http://toyota.jp/technology/hybrid/

つづいて、上図の各部分について説明します。

ニッケル水素電池・・・

ハイブリッド車のモーターを動かすためのバッテリーです。一般的な車に乗っているバッテリーとは形や大きさの全然違うものです。ちなみに、ハイブリッド車には、一般的な車と同様のバッテリーもあります。これを補助バッテリーと呼びます。ハイブリッド車のバッテリー2種類の違いについてが大変参考になります。

パワーコントロールユニット・・・

発進時や、低速時にはニッケル水素電池の電流をモーターに伝えます。また、通常走行時には、ジェネレーターで発生した電流を電気モーターに伝えます。

パワーコントロールユニット2

減速時や、通常走行時にモーターやジェネレーターで発生した余った電機を逆に、ニッケル水素電池に送る役割も担っています。

電気モーター・・・

車の発進時や、低速走行時には、この電気モーターの動力で車が走行します。また逆に、車の減速時には、車輪の回転力でモーターが回り、電気を発生する発電機代わりになります。モーターで発電された電気は、パワーコントロールユニットを経由して、ニッケル水素電池に蓄えられます。

動力分割機構・・・

 

エンジンの動力を、車輪を回す回転力と、ジェネレーターを回転させる力に振り分ける役割を担っています。 ジェネレーター・・・

エンジンの動力を、車輪を回す回転力と、ジェネレーターを回転させる力に振り分ける役割を担っています。

ジェネレーター・・・

ジェネレーター1

発電装置です。エンジンの効率の良い、通常走行時には、エンジンで発生したエネルギーを使いきれない場合があり、その余った回転力が動力分割機構を通じて、このジェネレーターを回転させ、電気を発生させます。この電気は、パワーコントロールユニットを通じて、ニッケル水素電池に蓄電されます。

減速機・・・

減速機

発進時や低速時には、モーターの回転力を増幅して、車輪に伝えます。減速時には逆に、車輪の回転力をモーターに伝えて、発電するための役割を担います。

ホンダ・ニッサンのハイブリッド車の構造

トヨタのハイブリッド車の構造と、ホンダ・ニッサンのハイブリッド車の構造は若干異なります。

 非常に簡単に説明すれば、

ホンダ・ニッサンのハイブリッド車には、

 トヨタ車のハイブリッドシステムの内、下記のものがありません。

  • ジェネレーター
  • 動力分割機構

何故ないかと言えば、

ホンダ・ニッサン車のハイブリッド車は、モーターがジェネレーター(発電機)の役割を兼ねているからです。

 それに伴い、動力分割機構も不要となり、

よりシンプルな構造となっているのです。

 

 エコカーと言えば、無駄をなくすものというイメージもあり、

一見すると、シンプルな構造にした、ホンダやニッサンのハイブリッドがより、エコなのか???

 と思ってしまいます。

では、なぜトヨタは、複雑な構造を貫いているのでしょうか?

トヨタのハイブリッド車の燃費が良い理由は、徹底したエネルギー効率化

ホンダやニッサンのハイブリッド車は、モーターがジェネレーター(発電機)を兼ねる事ができるのに、なぜトヨタはあえて、その二つを分けて使用するのでしょうか???

 その理由は、エネルギー効率を最重要視しているからです。

モーターは加速時には、車を動かす動力となります。

また、減速時には、減速エネルギーを吸収して、発電機になります。

 しかしながら、動力としての働きと、発電機としての役割を同時に果たす事はできません

トヨタは、エネルギーの無駄を一切省くために、回収できるエネルギーはとことん回収できるようにするため、あえて、構造が複雑になっても、モーターとジェネレーターを二つに分ける構造を貫いているのです。

典型的なライバル車で比較:トヨタのプリウスと、ホンダのインサイトの燃費を比較してみると・・・

  プリウス2009年~2015年モデル インサイト2008年~2014年モデル
10・15モード 38.0km/L 30.0km/L
JC08モード 32.6km/L 26.0km/L
実燃費街乗り

18.3km/L

参照元:http://kuru-ma.com/toyota/prius.html

14.12km/L

参照元:http://kuru-ma.com/honda/insight.htm

 

 同じハイブリッドという名前でも、最も重要な燃費において、ここまでの違いが生まれています。

発売当初は、かなり好調だったインサイトが、徐々に尻すぼみになり、

ついには生産終了に追いやられた理由が良く分かりますね。

まとめ

今や、世の中の車はハイブリッド車が主流になりつつあります。

 各社、こぞって、ハイブリッド車を生産しています。

しかし、表面的にはどのメーカーも同じようなハイブリッド車ですが、

その仕組みを比べると、それぞれの会社の個性が浮かび上がってきます。

 

 その中でも、やはりハイブリッドの先駆けであるトヨタのこだわりは、

素晴らしいと感じました。

 表面的には分かりにくい部分でのこだわり。

これこそが、日本のエンジニアが大切にしてきた、最も日本人らしいこだわりではないでしょうか?

 

 以上で、今回の記事は終わりです。

 

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