ハイブリッドカーとは？種類・方式・仕組みを解説

ハイブリッドカーは、内燃機関（ICE）と電気モーターを組み合わせることで、燃料消費を抑え、排出ガスを削減します。ハイブリッドシステムの効率が高いほど、より強力なバッテリーが必要となり、その結果として価格も高くなります。ここでは、ハイブリッドカーがどのように機能し、何が他と違うのかを徹底解説します。

マイルドハイブリッドとフルハイブリッド：その違いとは？

電気モーターがパワートレインで果たす役割に応じて、ハイブリッドは大きく「マイルド」と「フル」の二つに分類されます。

• マイルドハイブリッドは、電気モーターを内燃機関の補助として使用します。よく知られた例が、ハッチバックのHonda Insightです。電気モーターは加速時にアシストしますが、単独で車を走らせることはできません。
• フルハイブリッドは、内燃機関をまったく動かさずに、電気の力だけで一定の距離を走行できます。Lexus RX 400hがこのタイプの代表例です。

さらに、明確には定義されていない第三のカテゴリーとして、マイクロハイブリッドと呼ばれるものがあります。これはアイドリングストップシステムを備えた車両を指すマーケティング用語です。しかし、車輪にトルクを伝える電気モーターが存在しないため、実質的には高機能なジェネレーターにすぎず、真のハイブリッド構成とは言えません。

ハイブリッドパワートレインの3つの主要方式

ハイブリッドのパワートレインには、シリーズ、パラレル、シリーズ・パラレルという3つの基本構成があります。それぞれに独自の特徴、長所、そして典型的な用途があります。

1. シリーズハイブリッド

シリーズハイブリッドは最も古い構成で、1899年にフェルディナント・ポルシェによって発明されました。この方式では：

• 車輪は完全に電気モーターによって駆動されます。
• 小排気量の内燃機関がジェネレーターを回して発電します。内燃機関が直接車輪を駆動することはありません。
• 従来型のギアボックスや高出力の内燃機関は不要です。
• 大容量のバッテリー（通常はニッケル水素）が必要です。

この方式は今日の乗用車ではあまり一般的ではありませんが、鉱山用ダンプトラック、バス、機関車などで広く使われています。

2. パラレルハイブリッド

1905年にドイツのエンジニア、アンリ・ピーパーによって特許が取得されたパラレルハイブリッドは、今日では群を抜いて最も広く使われている構成です。ほぼすべてのマイルドハイブリッド車の基礎となっています。主な特徴は次のとおりです：

• 強力な電気モーター（通常10〜15kW）が加速時に内燃機関をアシストします。
• 電気モーターは回生ブレーキによってエネルギーを回収し、蓄えることもできます。
• 通常、CVT（無段変速機）または遊星ギアが使用されます。
• 電源にはリチウムイオンまたはリチウムポリマーバッテリーが含まれます。
• シリーズハイブリッドに比べて必要なバッテリー容量が小さく、コストを低く抑えられます。

Hondaは独自のアプローチをとり、ガソリン・電気併用クーペのCR-Zに6速マニュアルトランスミッションを搭載しました。一部の自動車メーカーは、従来のバッテリーに代わるものとして、短時間に非常に高い出力を発揮できるスーパーキャパシタの採用も検討しています。

3. シリーズ・パラレルハイブリッド

シリーズ・パラレル構成は両方式の要素を組み合わせたもので、その代表例がToyota Priusおよび「h」の名称が付くLexusのモデルです。いずれもToyota独自のHSD（ハイブリッド・シナジー・ドライブ）システムを搭載しています。

その仕組み：

• 遊星トランスミッションにより、内燃機関と電気モーターが連携して、あるいは独立して動作します。
• 内燃機関は車輪を駆動すると同時に、ジェネレーターを動かします。
• 従来型のギアボックスは不要で、代わりに車載エレクトロニクスがモーターとジェネレーターの回転数を制御します。
• その結果として、滑らかで効率的な動力伝達を実現するECVT（電気式無段変速機）が生まれます。

ハイブリッドカーはどんなエンジンを使っているのか？

ハイブリッド車の大多数はガソリンエンジンを使用しており、その多くがアトキンソンサイクルで動作します。これは圧縮行程を短くすることで熱効率を高め、排出ガスを削減する設計です。これにより、ガソリン・電気併用ハイブリッドは燃費と環境への影響の両面で優れた性能を発揮します。

では、なぜディーゼル・電気併用ハイブリッドはもっと普及していないのでしょうか？主な理由はいくつかあります：

• 最大のハイブリッド市場である北米では、歴史的にディーゼル乗用車の普及率が低かったこと。
• ディーゼルエンジンはガソリンエンジンより製造コストが高く、ただでさえ大きいハイブリッドの価格上乗せをさらに押し上げてしまうこと。
• ガソリン・アトキンソンサイクルエンジンは、電気モーターと組み合わせることですでに卓越した効率を達成していること。

これは翻訳記事です。原文はこちらでお読みいただけます： https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4df5.html