編集(ハイブリッド自動車から転送)この記事には複数の問題があります。改善やノートページでの議論にご協力ください。出典がまったく示されていないか不十分です。内容に関する文献や情報源が必要です。(2019年4月)脚注による出典や参考文献の参照が不十分です。脚注を追加してください。(2019年4月)独自研究が含まれているおそれがあります。(2019年4月)言葉を濁した曖昧な記述になっています。(2019年4月)雑多な内容を羅列した節があります。ハイブリッドカー)は、2つ以上の動力源(原動機)を持つ自動車。本稿では自動車のハイブリッド車について述べる。鉄道車両のハイブリッド車についてはハイブリッド機関車および日本の電気式気動車#電気式の将来(ハイブリッド気動車)を参照。外部リンク概要ハイブリッド車とは2つ以上の動力源(原動機)を持つ自動車の通称である。vehicle)と呼ぶ。vehicle)である。車種によって違いはあるものの、運転条件によってエンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーターを同時に使用して走行するものなどがある。自動車と電気鉄道の中間形態として、架線集電式トロリーバスとハイブリッドバスの利点を合わせた架線式ハイブリッドトロリーバスなどもある。(詳細はトロリーバスを参照)なお“モーター”とは、「モータースポーツ」「モーターショー」といった言葉が示すように、広義では電動機だけを指すものではないが、日本では一般的に原動機の種類を表す言葉として使われる場合には“モーター=電動機”また“エンジン=内燃機関”とされることがほとんどで[1]、電動機のみを搭載する自動車(電気自動車)が「エンジンを持たない車」「モーターで走る車」などと称されることもある。日本や北米ではエンジンの回転力を直接動力として利用することに加え発電機を回すために利用するタイプのハイブリッド車が多く存在する。発電の動力源は主にエンジンであり、補助的に二次電池や回生ブレーキを用いる。電気自動車に劣っていた。蒸気貯めに圧力を蓄えたり鉛蓄電池に電気を蓄えたりするため始動トルクが大きく、ニードル弁や抵抗器操作で無段階変速が可能な蒸気自動車や電気自動車に比べ、ノッキングなど低速域の運転性が低く、アクセル・クラッチ・減速ギヤないしプーリー切替の同時操作を強いられるガソリン車の操作性は劣悪であり、複雑な精密機械であるトランスミッションの故障も多かったため敬遠された。20世紀初頭に出現した車軸を電力で回転させる自動車は移動に用いるエネルギー源として内燃機関のみを用いるためハイブリッドと呼ばない。サスペンションの動きに合わせた機械式駆動系が満足に作れなかったため電動機で車軸を動かしていた。第一次世界大戦を経て機械駆動系の信頼性向上とコストダウンが進展し、フォード・モデルTの登場によるガソリン車の急激な普及により市場から消えていった。20世紀後半になると導電性プラスチックポリアセチレンの発見に端を発する高性能なリチウムイオン二次電池や、小型で強力なモーターを可能にするネオジム磁石が相次いで日本で開発され、電気自動車に必要な技術が急速に発展した。20世紀末からガソリンエンジンと大容量蓄電池を搭載したハイブリッド車が主に日本と北米で販売された。エンジンによる発電に加え回生ブレーキを併用し、主に低速時に電力を用いて走行することで内燃機関単独で走行するのに比べ燃費を向上させたものである。2000年代には電動機のコアに鉄損の少ない専用の電磁鋼が使われるようになり、同年代末からはコンセントから充電できるプラグインハイブリッドカー(PHEV)が中国や日本で販売された。2008年の北京モーターショーでは中国メーカーがプラグインハイブリッドカーを発表し、2010年のジュネーブモーターショーでは欧米メーカーが相次いでハイブリッド車を発表した。したハイブリッド技術の進歩から、PHEVではリッター60km、従来型のハイブリッドでもリッター40kmという以前からは考えられない燃費の車が、中価格帯でも続々と登場するようになった。※後述するシリーズ・ハイブリッドと誤解されやすい電気駆動という別概念がある。これは駆動系(パワートレイン、動力伝達機構)を電気にしただけのものである。駆動用の発電機を回すために内燃機関を用いる移動体を「ガス・エレクトリック」もしくは「ディーゼル・エレクトリック」、タービンエンジンを用いるものは「ターボ・エレクトリック」と呼ぶが、これらは発電により得られた電力を蓄えるバッテリーを有しておらず、ただ単に内燃機関によって発電機を回すことにより得られた電力でモーターを直接駆動しているだけのシステムであるため、内燃機関が停止すると走行できない。したがって走行は内燃機関のみに依存しているとみなすことができるため、HVではないとされる。これらは「ガソリンエンジン原動・エレクトリック駆動」、「ディーゼルエンジン原動・エレクトリック駆動」および「タービン原動・エレクトリック駆動」の略称である。発電と駆動の方法により、「シリーズ方式」、「パラレル方式」、「スプリット方式」に大別できる。構造と制御が単純なシリーズ方式が世界的には主流である。シリーズ方式とパラレル方式を融合した「シリーズ・パラレル併用方式」もあるが、大型自動車を含め試作車レベルでは存在するものの、市販車としてはいまだに登場していない。日野・大型バス用HIMR付きM10U型エンジン。モーターアシストにより排気量の低減も実現した。ハイブリッドパラレル方式(並列方式)は、搭載している複数の動力源を車輪の駆動に使用する方式。回転数の関係にあるため、低回転時には十分なパワーが得られないばかりかアイドリングを含めて効率が悪く、排出ガスの浄化能力も落ちる。モーターは起動時に最大トルクを発生するものが多いため、発進時や急加速時など、エンジンが苦手とする熱効率が悪く有害排出物の多い範囲をモーターに受け持たせたものがパラレル方式である。マイルドハイブリッドはパラレル式の一種である。一般的に「ハイブリッド」というと、パラレル式を指すことが多い。この場合、エンジンは従来の内燃車と遜色のない出力を備えるものが多く、内燃車同様の許容量のトランスミッションを持ち、それを介して車輪の駆動を行い、同時にモーターを用いた発電(充電)も行う。回生ブレーキの発電機としても用いられるモーターは発進から中速域までを受け持ち、車両総重量に比較して小型で出力も小さい。バッテリーの残量が少ない場合は、従来の内燃車と同様に全速度域にわたってエンジンのみでの走行する。このように、従来の内燃車を主とした構成のため、モーターアシスト方式とも呼ばれる。一般に、モーター1基で実現可能という設置重量および体積面と、エンジンによる直接駆動もできるなどの効率面でシリーズ方式よりも優れている。双方の動力源の利点を活かすための構造や制御が複雑とされ、モーター1機ゆえに発電と駆動を同時にできないという欠点がある(モーターの使用頻度が高まるほど充電時間が短くなる)。ハイブリッドシステム自体には速度を制御する機能が盛り込まれておらず、通常の自動車と同じトランスミッションが必要という、他方式にない欠点もある。この点を逆手に取った伝達効率に優れるMT仕様のハイブリッド車も存在する。実用例エンジンとモーターは完全分離:アウディ・デュオ(DUO)。アバントクワトロ(フルタイム4輪駆動のステーションワゴン)。Lディーゼルエンジンで走行する。市販を前提とした実用ハイブリッド車としは世界初であり、1997年からのリース販売を計画していたが、同年にニッケル水素充電池を搭載したトヨタ・プリウスが発表され、デュオの市販化はキャンセルされた。アウディ・デュオのバッテリーは外部充電のみでエンジンでの充電は行わないため、パラレルハイブリッドの定義には合致しない。エンジンとモーターが同一軸:エンジンとモーターが直結のものと、切り離せるものがある。後者はモーター単独での駆動も可能で、発進から低速域までをモーターが担うことで、この間の排気を無くすことができる。エンジンとモーターが直結:ホンダ・IMAシステム、日野自動車・HIMRシステム、フェラーリ・HY-KERSシステム。して働くため、オルタネーターが省略されている。ホンダ・インサイトやホンダ・シビックハイブリッドなどIMAシステム搭載車ではアシストモーターでエンジンの始動も行い、通常のスターターモーターも省略している。Drive、スズキ・ハイブリッド。HYBRIDはモーターをCVTに内蔵しており、トルクコンバータによってエンジンと断続する。エンジンとモーターが別軸でデフに接続:エンジンおよびモーターがパラレルに配置され、それぞれが単独で車軸を駆動できる。大出力モーターが取り付け可能なため、大型車に向いているとされる。ダイムラー・ベンツ、フィアット、IVECOの大型トラックなど。※日立製作所が開発し、一時期の日産自動車とマツダの小型車に採用されていたe-4WDシステムは、ガソリンエンジンの前輪駆動車の後輪にモーターアシスト機構を追加したものであるが、アシスト範囲が極めて限定的で、モーター専用のバッテリーも持っていないため、ハイブリッド車には含まれない。シリーズ方式シリーズハイブリッドシリーズハイブリッド式の「丸の内シャトル」シリーズ方式(直列方式)は、エンジンで発電機を駆動して発電し、モーターを車軸の駆動と回生に使用し、さらにエンジンで発電した際の余剰電力、および回生ブレーキにより発生した電力を回収するための蓄電池を有するもの。『エンジンを発電用の動力源として搭載した電気自動車』である。今日ではレンジエクステンダー付き電気自動車が類似するが、レンジエクステンダー付きEVはバッテリーの容量がハイブリッド車よりも大きく、エンジンは小排気量・低出力で非常用に使うことを前提としており、エンジンは最高出力や効率よりも軽量コンパクトであることを重視して選定されている。そのため外部電源による充電をせず、エンジンだけでの使用では充電時間が非常に長くなり、燃費も悪い。エンジンで発電しモーターで走行する方法自体は、ガス・エレクトリックやディーゼル・エレクトリックおよびターボ・エレクトリックと呼ばれる方式があり、これらは古くから鉄道車両や船舶で実用化されたすでに「枯れた」技術であると言われることがあるが、これらで生み出された電力は基本的にバッテリーを介さない。初期のハイブリッド車はこれをベースとしており、発電機とモーターの間に大容量バッテリーを追加することで、エンジンと発電機双方の小型化と、エンジンの使用率低減が可能となり、効率を改善した。このような事情から、重量と体積(設置スペース)の増加を無視すればエンジン選定の自由度が最も高いシステムであり、コントロール面で劣るタービン系(マイクロタービン)も採用できるのが当システム最大の特色でもある。自動車用燃料としての税制面での整備が必要となるが、タービンエンジンでは、通常自動車用として使われていない灯油などのケロシン系燃料の使用が可能となる。燃料が切れた場合や静粛性が求められる場合でも、バッテリー残量に余裕があれば、エンジンを止め、モーターのみ(EVモード)で走行することが可能である。モーター駆動であるため出力制御が容易で、通常の自動車に必須なトランスミッションが不要であることが利点であるが、内燃車と電気車のシステムが共存するため、システム占有体積と重量が大きくなること、エンジン動力を一旦電気に変換する際に発生する熱エネルギーの損失が多く、回生制御が働かないと効率が落ちることが欠点となる。この点を補うため、バッテリの容量を縮小し、エンジンで随時発電を行う方式が開発された。エンジンの効率が著しく悪い低負荷ではバッテリーからの電力でEV走行し、ある程度以上の負荷では走行に必要な電力はエンジンの発電でまかなう。長い登坂や高速巡航時にはエンジンの最良燃料消費率となる領域以外も使用する(燃費が悪化する)ことになるが、トランスミッションで接続されていないため、求められた出力に対しては最も効率の良い領域を使うことが出来る。日産自動車は2016年から「新しい電気自動車のカタチ」を謳い、「e-power」と称するシリーズ式ハイブリッドシステムを採用した車種を展開している。(ESR)トヨタ・コースターEV三菱ふそう・エアロスターHEV・エコハイブリッドIVECO大型小型バスMAN大型バスデザインラインタービン電気バススプリット方式スプリットハイブリッド(トヨタハイブリッドシステムの例)パラレル式のようなエンジン×モーターの出力と、シリーズ式のようなエンジンによる発電・モーター駆動を同時に実現する方式である。エンジンからのトルクをプラネタリーギアを用いた動力分割機構により分割(スプリット)し、発電機(MG1)と駆動軸とへ振り分ける。駆動軸にはモーター(MG2)が直結されており、これによる駆動力を適宜合成する方式である。このため、エンジントルクのうち一定割合が停車時を含め常時駆動軸へかかっている。必要に応じてMG1への通電を切ってフリーラン状態にすることで、エンジンと駆動軸との繋がりを切断したのと同様の状態を作り出している。この状態でMG2を駆動すればEV走行が、発電をすれば回生ブレーキが実現できる。MG1、MG2共々通電を停止すればニュートラルの状態となる。発進時や低速走行時にはバッテリーに蓄えられた電気でEV走行、通常加速時や中高速定常走行時には燃料消費率の良好となる回転域でエンジンを運転する。エンジンの回転数制御はMG1で行う。MG1を正転させればエンジン回転数は上昇し、同時に発電される。発電した電力はバッテリーに送り込まれるかMG2で即座に駆動力として利用される。トップギアに相当する。MG1を停止(拘束)させれば、動力分割機構は単なる増速歯車として振舞い、エンジン回転数は車速に比例することとなる。このとき、エンジンからの動力はすべて駆動軸とMG2へ伝達される。オーバードライブに相当する。実際にはわずかに正転させている。MG1に電力を送り込み、逆転させることもできる。することでさらに強大な増速作用が得られ、エンジン単体では燃費の向上が見込まれるが、MG2からMG1への逆電力となり、システム全体の効率が低下する可能性を孕んでいるため、本当に最適とコンピューターが判断したときのみ実施される。した機構によりエンジンと駆動軸とが機械的に分離されていることでエンジンの運転状態の自由度を高くできるシリーズ式の利点と、エンジンから駆動軸へ直接トルクを伝達するルートを設けることで損失を抑制できるパラレル式の利点を得られる。前述の通り、MG1で発電した電力をMG2に送り込めばトランスミッションの役割(変速作用)を果たすため、従来型のトランスミッションは必須ではない。いう呼称がされているのは書類上の分類でそう呼ばれているだけで、実際に無段変速機を別途搭載しているわけではない。柔軟な制御が可能ではあるが、エンジン・MG1・MG2各要素の回転数の制約には注意が必要である。MG1については、エンジン停止時に車軸から見ると著しい増速となっており、エンジンを停止した状態で走行できる速度には上限がある。エンジントルクの直接伝達ルートは機械的には増速であるため、燃費を狙った低トルクエンジン搭載車の場合、通常の速度域ではMG1を介したMG2による駆動が駆動力の大部分を占める。エンジンだけでの発進はできないが、アイドリングから発進、そして加速に至る範囲では、排出ガスの清浄度や燃費がいずれも良くないため、これも合理的である。電気駆動の際には必然的にエネルギー変換ロス(熱)が生ずるが、エンジンの高効率域を利用する制御をすることで、全体的な高効率を実現している。他の方式に比べると部品点数が少なく機械的にはシンプルであるが、制御が非常に複雑、かつ特許面の絡みもあり、上記の方式に比べ採用メーカーの数では少数派に属する方式であることから、当初は採用車種の選択肢が少ないのが当システム最大の欠点となっていた。機構上エンジンと駆動軸とを切り離せないため、最終減速比がエンジン回転数に影響を与える。このため、加速力を重視した設定にすれば燃費が、燃費を重視した設定にすれば加速性能が悪化するという弱点がある。この弱点を克服したのがLC500hに搭載されたマルチステージハイブリッドシステムであり、従来のシステムに有段ギアが組み合わされている。独創的仕様のためフリクションロスの影響が燃費に直結しやすく、出力向上の足かせが多いのも欠点の一つである。制御の問題が解決されればトランスミッションを省くことによるコストダウンと軽量化という利点が生きるため、パラレル方式に比べ商品化上の不利は少ないといわれている。当初は同じ排気量のオットーサイクルエンジン車に比べて動力性能で劣勢であったが、バッテリーとモーターの出力向上と制御の改良により、モーターの特徴を生かしたガソリンエンジン車以上の加速も可能となった。実用例トヨタ・ハイブリッド・システム(THS):1997年にハイブリッド専用車プリウス用として登場。トランスミッションを必要とせず、遊星ギアにより複雑なエネルギー配分を行う[2]。ツーモードハイブリッド(アドバンスド・ハイブリッドシステム2):2005年にGM、当時のダイムラー・クライスラー、BMWが技術提携し、開発。乗用車では2008年のシボレー・タホハイブリッド(SUV)を皮切りに、各メーカーより搭載車が販売されている。プラグインハイブリッドホンダ・i-MMDシステム効果エンジンの出力は高負荷運転を考慮して設定されているため、低速度では必ずしも効率は高くない。乗用車に広く使われるガソリンエンジンは、軽負荷では効率が著しく下がる。本来必要なエンジンより出力の小さいエンジンに電気モーターでアシストすることによって、それらを改善するという考えもある。自動車向きではなく使えなかった種類の熱効率の高いエンジンを、電気モーター主力とすることで利用可能とした組み合わせもある。したエンジンを使用することができる。回生ブレーキ減速時に電動機を発電機として用いることにより、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、二次電池に電力を蓄える。ハイブリッド車に限らず電気自動車やソーラーカーなど、二次電池と電動機で走行する車両では「回生ブレーキ」でエネルギー効率を向上できる。新幹線のような電気鉄道でも広く用いられているが、回生エネルギーを架線に返すので、同時に力行する鉄道車両(電気機関車や電車)がないと、有効に使えなかった。モーターを追加することで、トランスファー、センターデフ、プロペラシャフトが不要となるため、全輪駆動化も比較的容易である。重量の増加は燃費の悪化に加えタイヤやブレーキといった車体、および路面のダメージを増大させる。モーターやバッテリーにはレアアース(希土類金属)やコバルトなど産地が偏っている鉱物(レアメタル)を利用するため価格が高騰しやすく、安定した資源確保が困難になることも懸念される。HV化においては駆動用バッテリーやモーターの搭載により車室空間が犠牲となり、スペアタイヤや3列目シートなどを廃さなければならなくなった車種が存在する。(内燃車とHVが存在する車種の例:ホンダ・フィットハイブリッド、三菱・アウトランダーPHEV。スペアタイヤを廃してしまった場合はランフラットタイヤのサイズ設定がない場合パンク応急修理キットで対応することを強いられている(=サイドウォールの損傷やバーストには対応できない)。新車時から未使用のまま廃棄する例も少なくなかったため、近年はSUVなどの特定の車種以外ではスペアタイヤ搭載を廃止している車種が主流である。法制面ではスペアタイヤ装備の車検項目の廃止されたこともその動きを後押しする結果となり、タイヤについては問題点とは言えない面もある。従来の内燃機関車(ICEV、ガソリン車やディーゼル車など)に対して部品点数が多くなり、必然的に製造・廃棄にかかる環境負荷とコストの両面で高くなる。バッテリーをリサイクルするにしても行程が長くなるという問題がある。...という、通常の自動車リサイクルに比べ大がかりな流れになっている。HVはエンジンも搭載しているので、内燃機関車のリサイクル行程も必要になってくることに注意が必要である。このように製造・廃棄の部分で内燃機関車より環境に悪いことを考えるとHVを低公害車として成立させるには燃費や低排出ガス性能で帳消しにする必要があるが、それが十分達成できているかには疑問が残る。Episode1でトヨタ・プリウスを取り挙げた際には、この点がかなり痛烈に指摘されており、司会のジェレミー・クラークソンは「長期的に見るとランドローバー・ディスカバリーよりも環境に悪いという主張もある」とコメントしている。この廃棄の部分の課題は、自動車メーカーも90年代からすでに燃費追求と並行して研究しており、トヨタ自動車は2015年時点で、廃車になった欧州の車両の使用済みバッテリーの91%を回収しており、100%回収することを目指している[3](ただしライフサイクルアセスメントと言う概念があるように、リサイクル自体も環境負荷なしにはできないということに注意が必要ではある)。5]、HVの普及による環境負荷の低減はあっても、廃棄や部品交換などで相殺されている可能性はある。危険性の増大ガソリンハイブリッド車両はガソリンエンジンと電気モーターを組み合わせているため、従来の内燃機関車に搭載される、衝突時などに足元に侵入してくるエンジンや、爆発や炎上の原因になりやすい化石燃料、12Vのバッテリーに加え、最大600Vで電気モーターを回すHVバッテリーを搭載している。このバッテリーは従来のバッテリーと比べ電圧が高いなどの理由から感電の際の危険が大きい。大型機械に搭載されているキャパシタ(コンデンサ)も同様の理由により感電した場合死亡事故にも繋がりうる。