ハイブリッドとは？ あなたが知る必要があるすべて

英国での新しいガソリン車とディーゼル車の禁止案が大きく迫っているため、 2030年、ハイブリッドカーへの関心はかつてないほど高まっています。

Society of Motor Manufactuers and Traders によると、ハイブリッド車とプラグイン ハイブリッド車は 2021 年 11 月の新車販売台数の 20% を占めており、その数字は増え続けています。

しかし、正確には何ですか ハイブリッド? ほぼすべてのブランドがマイルド バージョンからプラグイン式まで幅広いモデルを提供するようになり、購入者が次の新車を選択する際にますます取り組まなければならない概念です。 物事を簡単にするために、ハイブリッドについて知る必要があるすべてをカバーするガイドを以下に示します.

マイルドハイブリッド

メーカーの間でますます人気が高まっているマイルド ハイブリッド セットアップは、比較的シンプルで軽量なソリューションであり、多くの場合、既存の ICE モデルに適用できます。 他のハイブリッドとは異なり、電気モーターは車を駆動するのではなく、加速時にトルクアシストを提供し、さらにスターターモーターと小さなバッテリーパックの発電機としても機能します.

基本的に、マイルド ハイブリッド システムには、ベルト駆動またはエンジンへの直接接続を特徴とする 2 つの異なる形式があります。 いずれにせよ、ほとんどのシステムは 48V アーキテクチャとコンパクトなリチウム イオン バッテリーを使用します。 マツダ 12V システムを支持し、より小さなバッテリーによって生み出される効率が、より大きなパックの余分なエネルギーと電気的支援を相殺すると主張しています. アプローチに関係なく、同等の純粋な ICE に対する全体的な効率の向上は、通常約 10% です。

エンジニアリング用語では、ベルト駆動のセットアップは P0 として知られています。その人気の主な理由は、大幅な変更を加えることなくほとんどの既存のエンジンに追加できるため、(開発と設置の両方で) コストが低いことです。 簡単に言えば、このシステムは、従来のオルタネーターに取って代わり、歯付きベルトによってエンジンのクランクシャフトに接続されたスターターおよびジェネレーター ユニットを使用します。

加速中は、アシストを提供できます。 車が減速しているときは発電機に変わり、強力なエンジン ブレーキに似た抵抗を提供します。 そうすることで、電気をバッテリーにフィードバックし、摩擦ブレーキの必要性を減らし、ディスクとパッドからの熱によって失われるエネルギーの量を削減します。 また、車両が静止しているときとスロットルをオフにして巡航しているときの両方で、エンジンの始動停止システムとして機能することもできます。

P1 と呼ばれるダイレクトドライブ クランクシャフト ドライブのセットアップは、 ホンダ IMA (Integrated Motor Assist) システムに使用されます。 モーター ジェネレーターが ICE とギアボックスの間に挟まれているため、この構成により、より多くのトルクが得られ (ベルトの強度によって制限されません)、理論的には応答が速くなり、パッケージングがすっきりします。 ただし、特によりコンパクトな前輪駆動アプリケーションでは、開発と設置にコストがかかるため、通常は特注のパワートレインの設計と製造が必要です。

これらのセットアップは両方ともパラレル ハイブリッドとして知られています。つまり、モーターは加速時にエンジンをアシストできますが、車輪とは接続されていないため、車を自力で推進することはできません。

余談ですが、エンジン・ストップ・スタート・システムに同様のスターター・ジェネレーター技術を使用しているが、ICE に電気的支援を提供する能力を持たないマイクロハイブリッドにも出くわすかもしれません。 基本的に、彼らが「ハイブリッド」というタイトルを使用するのは、大幅に電動化されたマシンの現在のトレンドを利用するためのマーケティング策略です。

フルハイブリッド

ハイブリッドという言葉を考えるとき、それは必然的に トヨタ プリウス それが思い浮かびます。 最初のガソリン電気自動車ではありませんが、日本のパイオニアがこの技術を普及させました。今日では、技術用語でシリーズ-パラレル-ハイブリッド、または最近では自己充電ハイブリッドとして知られています。

これまで見てきたマイルドハイブリッドよりも開発と製造に費用がかかりますが、これらのモデルはICEカー、EV、またはその両方の組み合わせとして機能します. その結果、より高度なトランスミッション、より大きなバッテリー、より複雑な制御システムが必要になります。

プリウスを例にとると、基本的に低速ではバッテリーを使用して電気モーターに電力を供給する EV のように動作します。 より速く走るか、バッテリーへの要求が高まると、エンジンは始動しますが、車を運転するのではなく、セルを最小限の充電状態に保つための発電機として使用されます。 これはシリーズモードとして知られています。 最後に、このシステムには、エンジンとモーターが連携して車を加速するパラレルモードで実行する機能があります。 また、両方のモーターを切り離して、エンジンのみで走行することもできます。

しかし、それは間違いなくそれよりもさらに複雑です。 例としてプリウスに固執すると、事実上 2 つの電気モーターが搭載されていることがわかります。MG1 はマイルド ハイブリッドと同様のスターター ジェネレーターであり、MG2 は駆動モーターであり、発電機としても機能します (各チャネルの電力は回生ブレーキによってバッテリーに戻しますが、MG1 はエンジンを発電機として使用してセルを充電することもできます)。 これらは両方ともエンジンと調和して機能する必要があります。 これを実現するには、パワー スプリッターと呼ばれるものが必要です。これは、すべてのフル ハイブリッドの心臓部となるデバイスです。 簡単に言えばギアボックスですが、ICE カーのトランスミッション以上の機能が必要です。

プリウスは、他のフル ハイブリッドで同様の形式で使用されているシステムの先駆者であるため、ここでも良い例です。 そのパワースプリッターは、しばしば 無段変速機（CVT）、しかし、同じタスクを実行し、最大効率の理想的な比率を維持することができますが、実際には機械的に異なります. 従来の CVT のベルトとプーリーではなく、遊星ギアセットを使用して、2 つの電気モーターと一緒にエンジンに搭載されています。 コンピューター (スロットルまたはギア セレクターを介したエンジンへの物理的な接続はありません) は、一般的な条件に応じて、どこに動力を送るのが最適かを決定します。

多くの点で、「自己充電」ハイブリッドは、従来の ICE の効率を最大化するように設計されています。 さまざまな電気モーターの発電能力が比較的限られているため、これらの車には小型のバッテリーが搭載される傾向があり、これは通常、純粋な EV 走行で約 1 マイル程度しか走行できないことを意味します。 ただし、パワースプリッターのおかげで、走行速度に関係なく最も効率的な回転数でICEを実行し、電気モーターを推進に使用できます。

シリーズ-パラレル ハイブリッド ドライブのわずかに異なる形式は、次のような 4 輪駆動の電気自動車に見られます。 ボルボの T8 リチャージ モデル。 ここでは、エンジンと従来のトルクコンバーター自動ギアボックスが、マイルドハイブリッドスタイルのスタータージェネレーターと組み合わせて前輪を駆動し、リアに取り付けられた電気モーターが後車軸に動力を供給します。 EV モードでは電気モーターが車を駆動し、高速ではエンジンが代わりを務めます。 より多くの電力が必要な場合、電気モーターとガソリン エンジンの両方が並列システムとして連携し、スターター ジェネレーターが効果的にパワー スプリッターとして機能します。

プラグインハイブリッド

本質的に、PHEV としても知られるプラグイン ハイブリッドは、フル ハイブリッドの延長ですが、EV の航続距離が大幅に延長されます。 これは、バッテリー電気自動車 (BEV) のように、主電源に接続する必要がある、はるかに大きなバッテリーによって可能になります。

選択した運転モードに応じて、セルが最小充電状態に達するまで車は電気で走ります。この時点でエンジンが鳴り、電気モーターを維持するのに十分なバッテリーを維持するのに十分なエネルギーを維持するための発電機として機能します。 （フォルクスワーゲンなどの一部のシステムでは、エンジンを使用してフル充電できますが、結果として燃費は低下します）。

ほぼすべてのフル ハイブリッド車はガソリン電気ですが、ディーゼル電気の PHEV もいくつかあります。 メルセデスベンツ は、このテクノロジーの最大の指数であり、サルーン、エステート、SUV のさまざまなモデルに搭載されています。 書類上では、主にディーゼル エンジン固有の効率のおかげで、驚くべき燃費と CO2 排出量を示しています。 とはいえ、ディーゼルゲートスキャンダルの影響が続いていることは、ディーゼルゲートが非常にニッチな選択肢であり続ける可能性が高いことを意味し、同様の動力を備えた車両を提供することを約束している他のメーカーはほとんどありません.

ほとんどのプラグイン ハイブリッドは、上記のフル ハイブリッドと同様の方法で動作します。 起亜 と ヒュンダイ 同じ車のハイブリッドおよびプラグイン ハイブリッド バージョンを提供します。 ただし、基本的に駆動用の電気モーターを使用し、エンジンを純粋に発電機として使用し、車輪に接続しない、わずかに異なるアプローチをとるレンジ拡張の選択肢もあります。

フォード トランジット バンには航続距離延長システムが採用されており、バッテリーの充電が必要になると 1.0 リッター ターボ ガソリン エンジンが始動します。 このようなシステムはボクスホール アンペラとシボレー ボルトによって開拓されましたが、どちらの車もエンジンを使用して時速 70 マイル以上で車輪を駆動することができました。

興味深いことに、これはこのセットアップのバリエーションです。 日産 新しいの完全なハイブリッド バージョンに使用します 日産キャシュカイ. プラグイン ハイブリッドではありませんが、その斬新な e-power ドライブトレインは、車輪に接続された 194bhp の電気モーターと、純粋に発電機として機能する 1.5 リットルのガソリン エンジンを備えています。 この方法を使用することにより、ICEは最適な効率で一貫して動作し続けることができ、日産は、従来のガソリンよりも排出量が少なく、従来のハイブリッド車と同等の燃費が得られると考えています。 さらに、電気モーターが常に車に電力を供給しているため、Qashqai は EV のように滑らかで直線的な加速を実現します。