第５章　電気エネルギーは未来を救えるか （３）　次世代動力への橋渡し　ハイブリッドシステム(Hybrid System) 電気と機械の共存 　トヨタが世界で初めて、ハイブリッド自動車「プリウス」を発売したことで、俄然注目されるようになったハイブリッドシステム。 　その考え方そのものは何となく想像できるが、意外と理解していない人が多いという。 ハイブリッドシステムは、単純に言えば電気（モーター）の力とエンジンの力を合わせて、自動車を動かすというもの。 　発想自体は意外と古く、電気自動車の弱点である航続距離の短さと電池の重さを解決したいという思いが根底にある。 その最も単純な方法は、発電用のエンジンを搭載し、電気を供給できるようにすることだ。つまり、シリーズ式のハイブリッドである。 　ハイブリッドシステムは、パラレル式、シリーズ式、コンバインド式の３つに大きく分けられるが、基本的にはパラレルとシリーズの２種類。 プリウスが採用したコンバインド（複合）式はパラレルに近いものの、どちらにも分類し難い新種だ。 　パラレル（並列）式は、エンジンとモーターのどちらか一方を切り替えて動力とするもので、動力システム的には互いに独立している。 　シリーズ（直列）式は、エンジンは発電機のみを駆動し、モーターを動力とするもので、単純に言えば発電機付きＥＶである。 燃料を使って電気を生み出すということは、後述する燃料電池も一種のシリーズハイブリッドであると言える。 　この場合、エンジンは動力として使用しないので、非力であるが故に用いられなかったタイプのエンジンも使用できる。 シリーズ式であれば、高出力である必要性はなく、エンジン回転数も低く押さえられるため、排気ガス濃度も低く押さえられる。 　前述の通り、純粋なＥＶは電池の容量や重量などの問題から航続距離の短さに苦慮しているが、シリーズハイブリッドであればそれらの問題は解決される。 将来のＥＶがシリーズハイブリッド（燃料電池も含めて）になる可能性は高い。 　コンバインド式は、トヨタがプリウスで実用化したもので、パラレル式とシリーズ式を合わせたもの考えて良い。トヨタではパラレル式と解釈しているようだ。 三つ巴の生存競争 　ハイブリッドシステムは現在、シリーズ式、パラレル式、コンバインド式の３種が存在するが、どれもに長所短所があり、どれが主流となるかはわからない。 　エネルギー効率の面から見れば、シリーズ式が一番だと言われている。この根拠は、パラレル式とコンバインド式におけるエンジンとモーターの使い方から来ている。 　パラレル式は、エンジンかモーターのどちらかを、自動又は手動で切り替えて走行するものである。 　そうすると、エンジンのみで走る場合にはモーターが、モーターのみで走る場合にはエンジンが、それぞれ余計な重量物と化してしまう。 そのため、エンジン、モーターそれぞれが、単体で走行に必要なパワーを持っていなければならない。これを考えただけで、効率はあまり良くないことがわかる。 　コンバインド式にも同じことが言えるが、モーターとエンジンが互いに補完しあっているので、パラレルよりは効率が良い。 しかし、互いに補完しあって一人前となるわけで、それぞれが単体で走行するにはパワー不足である。 　シリーズ式は、駆動するのはモーターのみなので、エンジンは発電機を回せるだけの最小のもので良い。 負荷が変わってもエンジンにはかからないので、熱効率の高い最高の部分で回し続けることができる。 また、エンジンの出力は発電機にしか行ってないので、エネルギー損失は少ない。さらに、電気が十分にある場合には、エンジンを回す必要はない。 　それに、コンバインド式のシステムをシェイプアップし、エンジンを発電のみにしてモーターを大型化すれば、シリーズ式のできあがりだ。 　そう考えると、やはり３種の中で高効率なのは、シリーズ式となってしまうのだ。 　はっきりしているのは、純粋なパラレル式が大勢を占めることはまず無い。おそらく、その発展型とも言えるコンバインド式に取って代わられるだろう。 エンジンとモーターを切り替えるだけで、回生エネルギー以外に充電手段を持たないパラレル式は、やはり効率が悪いのだ。 　また、モーターで走っていれば低公害だが、エンジン走行時は一般車と変わらない。そのときの余計な重量物、モーターとバッテリーがあることもエンジンの効率を悪化させる。 　コンバインド式が向いているのは、小型車だ。ハイブリッドのメリットはエンジンを小型化（小排気量化）できることなので、負荷変動の大きい大型車には向かない。 もし大型車のためにエンジンを大型化すれば、ハイブリッドである意味が薄れてしまう。 　だからと言って、大型車はシリーズ式と決め付けるのは早計だ。シリーズ式でも、長距離走行では効率が悪くなり、連続した上り坂などでは電池が消耗する。発進停止を繰り返すのも電池に負担がかかる。 そういった面から、坂が少なく、長距離を巡行走行しないような車両、例えば路線バスや集配車、ゴミ収集車などに向いている。 　ただし、どんな車両に適しているかは、モーターの性能、エンジンの特性、システムの制御方法に左右されるので、実際に街を走っているわけでもないのに一概に決めつけることはまだ早い。

図−5.1　ハイブリッドシステム基本概念図

＊「エコカーは未来を救えるか」(三崎浩士・ダイヤモンド社)より

資料−5.4　トヨタ　プリウス

トヨタプリウス宣伝広告より

図−5.2　コンバインド方式（ＴＨＳ）の作動原理

	低速走行など、エンジン効率の低い領域では、エンジンを停止し、バッテリーからの電気でモーターのみで車輪を駆動する。
	エンジン動力を動力分割機構で２系統に分け、エンジンで車輪駆動も行いながら、発電機も駆動し、モーターへ電気を供給。二つの動力で車輪を駆動する。 　エンジンに余力がある場合は、充電も行う。
	通常走行状態に加え、さらにバッテリーからも電力を供給し、モーターを駆動する。システム・フル稼動状態。
	減速時に車輪からの入力でモーターが発電機となり、バッテリーに充電する。

モーターファン別冊「トヨタプリウスのすべて」より

資料−5.5　トヨタ　プリウス主要諸元

トヨタ・プリウスのカタログより