2006年10月31日

ハイブリッドカー、その特性(前編)

燃費が優れた自動車として知られるハイブリッドカー。ハイブリッドカーというと、なんとなく燃費がよく、環境への負荷も少なそうです。

伝統的なアメリカ車といえば、大きく燃費も悪い印象があります。それでは、Lexus RX400h(日本名:ハリアーハイブリッド)というトヨタのハイブリッドカー(エンジンは3300cc)とキャデラックDTS(4600cc)の燃費を比較してみましょう。キャデラックのDTSは、アメリカ合衆国の大統領専用車のベース車両として使われている自動車。燃費など、気にしているとは思えません。

レクサス RX400hとキャデラックの燃費比較
レクサス RX400hの諸元表及びキャデラックDTSの諸元表より
レクサス RX400h キャデラック DTS
注意:この表のデータは、元はマイル・ガロン表記であったものをメートル・リットル表記に変換したものです。
市街地燃費(km/l) 13.2 7.2
高速巡航燃費(km/l) 11.5 10.6

驚く事に、巡行燃費はハイブリッドカーとキャデラックが大差ないのです。実は、ハイブリッドカーはいつでも燃費がよいわけではありませんし、燃費の悪いハイブリッドカーもあるのです。

ハイブリッドカーは、何故燃費が優れているといわれるのでしょう。電気で走るから? では、その電気はどこからでてきたのでしょう。わかっているようでわかっていないハイブリッドカー、どの様な仕組みなのでしょう。ご一緒に考えてみませんか?

ハイブリッドカーのハイブリッドとは、混合の意。エンジンとモーターの2つの動力を使っているということ。エンジンとモーターのよいところを活かすことを狙っています。

エンジンは、止まったり動いたりする事が苦手です。エンジンをかけるには、キュルキュルと音をたてるモーター(セルモーター)を使ってエンジンを回してあげないと動きだせません。また、ゆっくり動くことも苦手。アクセルを踏んでいなくても、エンジンはゆっくりと回っています(アイドリング)。そのため、僅な力しか必要ない状況では、無駄遣いしてしまいます。つまり、渋滞などでゆっくりと走る事は苦手。

渋滞など、力を殆ど要さない状況では、モーターで走れば効率的。モーターは、止まっているときは電気を使いません。その止まっている状態から素早く動きだす事もできます。しかも、僅な力しか要らない場合は、ちょっとだけ力をだす事ができます。モーターは、ゆっくり動く時にも無駄遣いしないのですね。

では、モーターが使う電気はどこから来るのでしょう。

自動車の速度を落とす時には、ブレーキを使います。ブレーキとは、速度を熱に変える装置。でも、折角のエネルギー、熱にして捨てるのはもったいないですね。このエネルギーを電気に変え、その電気を電池にためるのがハイブリッドカー。本来なら捨てていた力を活かすのです。

では、ブレーキを余り踏まなかったらどうやって電気を作るのでしょう。エンジンは、ゆっくり回る事は苦手ですが、裏を返せば効率よく回れる回転数もあるということ。その効率よく回れる回転数を使って発電すればよいですね。

つまり、ゆっくり走行したりブレーキを踏んだりする時の無駄をなくす事がハイブリッドカーの燃費の秘密。

では、ゆっくり走行したりブレーキを踏んだりしない場合はどうでしょう。何も、燃費は改善されません。

しかし、プリウスなど一部のハイブリッドカーは改善されます。なぜでしょう。一部のハイブリッドカーには、効率はよくても力が弱いエンジン(ミラーサイクルエンジン)が搭載されています。つまり、元々効率がよいのです。

では、エンジンの力が弱い事はどうするのでしょう。ここでも、モーターの出番です。一時的に、モーターの力も使うのです。電池がきれてしまうとモーターは動けませんから、長期に渡ってモーターが手助けする事はできませんが、追い越しなどの短い間であれば問題ありません。

要点としては、

  • 渋滞の様に徐行したり、ブレーキを踏む機会が多い時には燃費がよい
  • 高速道路など、一定速度で走行する場合は燃費は燃費は改善されない

と、いうこと。

次回は、ハリアーハイブリッド(Lexus RX330h)やLexus GS450hの燃費が悪い事について考えてみましょう。

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