2016年08月05日

ハイブリッドカー

ハイブリッドエンジンを搭載したハイブリッドカーは、エンジンとモーターの使い方によって「パラレル方式」「シリーズ・パラレル方式(スプリット方式)」「シリーズ方式」「という3つの方式に分けられます。

ハイブリッドの方式.jpg

パラレル方式

パラレル方式(並列方式)は、エンジンが主役でモーターがアシストとして走る方式です。エンジンによる走行が主体ですが、発進・加速時などエンジンに負荷がかかる時にモーターを補助的に使います。駆動に使える電力は回生ブレーキで得られた電力に限られるためモーターのみで駆動することはできません。

スプリット方式(シリーズ・パラレル方式)

スプリット方式(シリーズ・パラレル方式)は、低速時はモーターだけで走り、速度が上がるとエンジンとモーターが助け合って走る方式です。発進時や低速時といったパワーが必要なときはモーターのみで走行し、通常走行時は状況に応じてエンジンとモーターが効率よくパワーを分担します。

エンジン駆動とモーター駆動の切り替えは動力分割機構(プラネタリーギア)で行います。そして発電機としても駆動するモーターとは別に他の発電機も搭載しています。

シリーズ方式

シリーズ方式(直列方式)は、モーターだけで走る方式です。エンジンで発電機を回して電気をつくり、大容量バッテリーに蓄えます。そしてバッテリーに蓄えられた電気を使ってモーターを回し車輪を駆動します。エンジンが直接駆動輪を回すことはありません。

内燃機関であるエンジンは、回転数や負荷によって効率が大きく変化します。ある程度の容量の二次電池を搭載しておけば、走行に求められる電力が変動しても対応できるため、エンジンを最も効率の良い状態で使い続けることができます。

PHV(プラグインハイブリッドカー)

プラグインハイブリッドカーは、電源コンセントから充電できるように設計されたハイブリッドカーです。 駆動用バッテリーをたくさん搭載し、電源コンセントからの充電で、モーターだけでより長距離を走行できます。トヨタのプリウスPHVや三菱のアウトランダーPHEVなどが代表格です。

プラグイン・プリウスハイブリッド.jpg

駆動用バッテリーは既存のハイブリッドカーのほぼ4倍、電気自動車の5分の1ほどです。プリウスPHVや三菱のアウトランダーPHEVでは、電気自動車で使われているエネルギー密度の高いリチウムイオンバッテリーを採用しています。ハイブリッドカーに使われているニッケル水素バッテリーだと、同じ力を発揮するためには重量が重くなりすぎるからです。

ストロングハイブリッドとマイルドハイブリッドの違い

比較的大きな電池とモーター(出力50kw以上)で、エンジンを停止した状態でも蓄積した電気で走行できるタイプはストロングハイブリッドといわれます。

ストロングハイブリッドは走行の条件によって、エンジンと電動モーターを使い分けて、効率のよい出力配分で走行するシステムです。
エンジンと電動モーターはどちらも重要な動力源で、2つの複雑な仕組みを組み合わせることで大幅な燃費向上が期待できます。

一方のマイルドハイブリッドはエンジンを主要動力源として使用し、停止時や発進時などエンジン駆動時に比較的小型の電池とモータ(出力10〜30kw程度)でアシストします。
1つの小型モーターと電池によるシンプルな仕組みで、燃費改善も期待することができます。
走行では、まず始動はモーターで走り出し、加速時などにもモーターがエンジンをアシストしてくれ、減速時には回生し、バッテリーへの充電も行なっています。

ストロング方式とマイルド方式の決定的な違いは、ストロング型は比較的大きな電池とモーターを搭載しているのでエンジンを停止した状態でもしばらくは電気自動車モードで走行できますが、マイルド型は小型の電池とモータを使っているのでエンジン駆動時のサポートを前提としたシステムで、電気自動車モードでの走行はできないという点です。

一般的に利便や性能で評価が高いのは、ストロング方式のようです。しかしマイルド方式はシステムがシンプルで、自動車メーカーとしては開発が割安ででき、また材料も集めやすいという利点があります。

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