スタートストップシステム

Perodua Myviのスタート/ストップ システム オフ ボタン

スタートストップシステム（アイドリングストップシステム、マイクロハイブリッドシステムとも呼ばれる）は、車両の内燃機関を自動的に停止・再始動させることでアイドル時間を短縮し、燃料消費量と排出量を削減する技術です。このシステムは、信号待ちや渋滞時など、車両が頻繁に停止・発進する都市部環境で最も効果的です。[ 1 ] [ 2 ]

もともとハイブリッド電気自動車向けに開発されたスタートストップシステムは、現在ではハイブリッドパワートレインを搭載していない従来型の車両にも搭載されています。非ハイブリッド車の燃費向上率は3～10%と報告されており、12%にも達するとの推定もあります。[ 3 ]米国エネルギー省によると、米国ではアイドリングにより年間60億米ガロン（230億リットル、50億英ガロン）以上の燃料が消費されています。[ 4 ]

アイドリングストップの仕組みは車種によって異なります。マニュアルトランスミッション車では、ギアがニュートラルでクラッチが解放されているときにシステムが作動し、クラッチを踏むとエンジンが再始動します。オートマチックシステムはエンジン負荷と補機類の需要を監視しており、エアコンの使用時やバッテリー残量が少ない 場合など、特定の状況下ではアイドリングストップ機能が無効になる場合があります。

エンジン停止時の機能をサポートするため、従来はサーペンタインベルトで駆動されていた補機類（エアコンコンプレッサーやウォーターポンプなど）を電動化するよう設計変更する場合がある。i -ELOOPシステムを搭載したマツダ3など、一部の車両では、エンジン停止時に補機類に一時的に電力を供給するためにスーパーキャパシタを使用している。 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

スタートストップ技術は、アジアやヨーロッパ市場で販売されているホンダのスクーターなどの二輪車にも搭載されている。 [ 8 ] [ 9 ]

特徴

スタートストップ技術は、規制の違いによりヨーロッパで最初に導入されました。新欧州走行サイクル（NEDC）ではアイドリングが25%を占めるのに対し、[ 10 ]米国環境保護庁（EPA）のテストではアイドリングはわずか11%と推定されています。スタートストップの作動は、ドライバーの具体的な操作と運転条件に依存します。エンジンは、触媒コンバーターの適切な着火と適切な潤滑を確保するために、適切な温度に達している必要があります。

マニュアルトランスミッション搭載車では、通常、ブレーキをかけて完全に停止し、ギアボックスをニュートラルにし、クラッチを解放した時点でエンジンが停止します。オートマチックトランスミッション搭載車では、ブレーキをかけて完全に停止した時点でエンジンが停止します。停止は、車が停止した際にフットブレーキペダルを踏むことで作動します。オートマチックトランスミッションを手動で操作して車を減速させ、サイドブレーキで完全に停止させた場合、エンジンは停止しません。

スタートストップシステムは、エンジンが温まったときにのみエンジンを停止します。エンジンの摩耗は主に冷間始動時に発生するため、このシステムはエンジンがまだ冷えているときに不要な停止を回避します。

強化されたコンポーネント

このシステムは、エンジンと電気系統の耐久性と長期的な耐摩耗性を強化するために、車両の多くの部品の改造や補強と併せて導入する必要があります。停止と始動の回数が増えると、これらのシステムへの負荷が増加するためです。システムを搭載していない旧型車と同等の耐久性、快適性、ユーザーエクスペリエンスを実現するために、自動車メーカーは、以下のいずれかの改良を自動車の工業デザインに組み込むことができます。

歴史

一酸化炭素排出量の増加と1970年代の燃料不足／石油危機により、自動車メーカーはガソリン消費量を削減する解決策を模索せざるを得なくなりました。自動オン/オフスイッチを搭載した最初の車は、1974年の6気筒トヨタ・クラウン[ 13 ] [ 14 ]で、既に10%の燃料節約を実現したとされています。1980年代には、シティマティックシステムを搭載したフィアット・レガータ「ES」 [ 15 ] [ 16 ]とフォルクスワーゲン・ポロ「フォーミュラE」にも同様の装置が搭載されました。フォルクスワーゲングループも1994年にゴルフエコマティック、1999年にフォルクスワーゲンルポ「3L」とアウディA2「3L」にこれを採用した。これらの初期の導入は多くのドライバーにむしろ当惑させると考えられ、高価格のためにこれらの車は商業的に大きな成功を収めることはなかったが、フォルクスワーゲンルポとアウディA2（「3リッター」の力）は発売当時米国で入手可能などの量産車よりも効率的であった。[ 17 ]

欧州排出ガス基準ユーロ5以降、価格帯に関わらず、スタートストップシステムを搭載した車両が増えています。[ 18 ]アイドリングの削減は、地球温暖化の主な原因であるCO2排出量の削減にもつながります。[ 19 ]

メーカー各社はシステムの改良を続けた。2010年、ヴァレオは第2世代のスタートストップシステムを同年中に発売すると発表しました。[ 20 ]この新世代は「i-StARS」と呼ばれます。ヴァレオのシステムはシトロエン、ランドローバー、プジョー、スマート、ボルボに搭載されており、ボッシュのシステムはフィアット、日産、セアト、フォルクスワーゲンに搭載されており、エッセンシャルやディーゼルを含む様々なエンジンが搭載されています。ボッシュはオートマチック車用のシステムを開発しました。[ 21 ]

マツダ・スマート・アイドルストップ・システム（SISS）は、電気始動ではなく内燃機関による始動を採用しています。シリンダー内のピストンの位置を感知することで、エンジンは内燃機関による即時始動が可能な状態に停止します。マツダは、エンジンの再始動はより静かで、0.35秒以内という迅速な動作を実現していると主張しています。[ 22 ] [ 23 ]

Kia ISG EcoDynamicsシステムは、Bosch 、 Valeo 、 Vartaの部品を使用しています。[ 24 ]

メーカー

アレクサンダー・デニス

一部のアレクサンダー・デニスEnviro200 MMCおよびEnviro400 MMCバスには、バス停でエンジンを停止するストップ・スタート・システムが装備されています。[ 25 ] [ 26 ]

ベントレー

ストップ・スタート・テクノロジーは、2016年にベンテイガに初めて搭載されました。ベントレーのシステムは、車が停止しているとき、または低速走行しているときにエンジンを停止します。[ 27 ]

BMW

BMWは、2008年モデルの多くの車種とMINIラインに、Efficient Dynamicsブランドの一環としてこの技術を採用しています。BMWはエンジンの寄生損失を低減する方法に着目しており、この技術をさらに進化させました。インテグレーテッド・スターター・ジェネレーター（ISG）の代わりに、ロバート・ボッシュGmbHが開発した従来型のスターターである強化スターターを採用することで、アイドリングストップ車におけるエンジン始動回数の増加にも耐えられるようになりました。

BMWは、オルタネーターがほとんどの時間作動しないシステムを開発しました。つまり、車両の電気部品は通常、バッテリーの電力で動作します。バッテリーの充電が必要な場合、または減速または制動時には、オルタネーターが作動してバッテリーを充電します（回生ブレーキ）。このバッテリーは通常の自動車用バッテリーとは負荷特性が大きく異なるため、BMWは代わりに吸収型ガラスマット（AGM）タイプを採用しました。

回生ブレーキを使用していることから、このタイプのシステムを、ISG を使用してエンジンを補助したり車両を駆動したりできるマイルド ハイブリッドシステムより一歩下の「マイクロ ハイブリッド」と呼ぶ人もいます。

シトロエン

シトロエンは2006年までに、 C2およびC3モデルに「ストップ・アンド・スタート」と呼ばれるより洗練されたシステムを導入しました。シトロエンのシステムは、SensoDrive自動変速機と電子制御可逆オルタネーター[ 28 ]、または統合スターター・ジェネレータ（ISG）を組み合わせています。「統合スターター・オルタネーター」とも呼ばれるISGは、スターターとオルタネーターの機能を1つのユニットに統合したもので、 Valeo [ 29 ]やDenso [ 30 ]などが製造しています。

ダイハツ

ダイハツのアイドリングストップ機構「エコアイドル」は、ダイハツムーヴとムーヴコンテの一部グレードに初めて搭載され、徐々にダイハツの軽自動車クラス全車に標準装備化された。ミラ イースに搭載されたシステムは、ガソリンエンジン搭載のCVT車としては世界初となる。時速7km（4.3mph）以下でブレーキをかけてエンジンを自動停止することで、アイドリングストップ時間を延ばし、燃費を向上させる。また、専用部品の削減により、さらなる軽量化と「コンパクト化」も実現した。[ 31 ]

フィアットクライスラーオートモービルズ

FCAは2008年末にロバート・ボッシュGmbH製のシステムをフィアット500に導入した。[ 32 ] 2009年9月からはアルファロメオも、フィアットパワートレインテクノロジーズ（FPT）の1.4Lターボガソリンマルチエアエンジンを搭載したアルファロメオミトシリーズにこのシステムを導入した。[ 33 ]

フォード

2010年後半、フォードは、ハイブリッド車や欧州の主要車種に既に搭載されているスタートストップシステムを、2012年モデルから北米に導入すると発表しました。当初は4気筒エンジンに搭載され、その後V6およびV8エンジンにも順次搭載範囲を拡大しました。最終的に、このシステムはフォードの全車種に搭載されるようになりました。[ 34 ]

2013年、同社はスタートストップ技術を第2世代のフォードフュージョンモデルに導入すると発表し、オプションではなく標準装備として初めて2015年モデルのフォードF150にスタートストップシステムを組み込みました。 [ 35 ]以前は、2.7リッターターボチャージャー付きV-6バージョンにのみスタートストップが搭載されていましたが、これは、エンジンをオフにした状態での継続的なサイクリングと車両アクセサリからのより大きな電力消費に対処するために、より堅牢な（そして高価な）吸収ガラスマット（AGM）バッテリーを必要としました。[ 36 ]

ゼネラルモーターズ

2008 年、ゼネラルモーターズは、時速 29 マイル以下の特定の条件下で スタートストップ技術と回生ブレーキおよび電気自動車モードを組み合わせたAHS2 2 モード技術を搭載したシボレー タホハイブリッド モデルをリリースしました。

2012年、ゼネラルモーターズは、スタートストップ技術と回生ブレーキ、そして特定の条件下での電動ブーストを組み合わせたeAssist技術を搭載したシボレーマリブエコモデルを発売した。 [ 37 ]

2014年、ゼネラルモーターズは、シボレー インパラとマリブの全モデルに（eAssist以外の）スタートストップシステムを搭載すると発表しました。

ホンダ

ホンダは、1999年以降、日本国内市場で初代インサイトモデルに、そして最近ではシビックハイブリッドに、 IMAマイルドハイブリッドシステムを介して10年以上にわたってスタートストップ機能を採用してきました。

ヒュンダイ

Kia RioとRio5はどちらも、兄弟車であるHyundai Accent/Verna（2012年に新しくデザインされた）と同じ新しい直噴4気筒1.6Lエンジンを共有していますが、HyundaiはAccentシリーズでこの機能について何も言及していません。[ 38 ] Hyundai 1.4マニュアルにはISG（インテリジェントストップアンドゴー）システムがあります（イスラエル）。

ジャガー

ジャガーのインテリジェントエコストップ/スタートは、2011年にXF [ 39 ]とXJモデルに初めて搭載され、その後全モデルに拡大されました。

起亜

2011年のニューヨークオートショーでデビューした2012年型Kia RioとRio5（ハッチバック）のデザイン変更には、インテリジェントストップアンドゴー（ISG）機能、またはストップスタートテクノロジーが搭載されていると発表されました。[ 40 ]

起亜は、直噴とスタート・ストップの組み合わせにより、6速マニュアルおよびオートマチックトランスミッションの両方で市街地走行で30 mpg、高速道路で40 mpgの燃費を実現できると主張している。

ランドローバー

2008年、ランドローバーはフリーランダーにストップ/スタート機能を搭載し、燃料消費量と排出量を最大10%削減しました。[ 41 ] 2016年現在、ランドローバーとレンジローバーの全モデルにインテリジェントエコストップ/スタート機能が搭載されています。

マヒンドラ＆マヒンドラ

マヒンドラ社は、2000年5月にインドで初めてストップ/スタートベースのマイクロハイブリッドシステムを発売しました。これには自社開発の技術と、ホールセンサーベースのニュートラルおよびクラッチペダルセンサーなどの初めてのコンポーネント開発が含まれ、後にコモンレールベースの車両に関してボッシュ社との合弁事業も行われました。

マツダ

マツダ初のスタートストップシステムであるi-Stopシステムは、どのピストンが最も速く再始動できる位置にあるかを検出します。つまり、燃焼行程段階にあるピストンです。この段階は、空気と燃料がシリンダー内に存在し、点火準備が整った状態です。このシリンダー内の混合気はスパークプラグによって点火され、ピストンを押し下げます。そして、スターターモーターの補助により、0.35秒というほぼ瞬時のエンジン再始動を実現します。[ 42 ]

マツダは2011年、減速時に可変電圧オルタネーターを用いて運動エネルギーを電力に変換するシステム「i-ELOOP」を発表しました。電気二重層コンデンサーに蓄えられたエネルギーは、車両の電気システムに必要な電力を供給するために使用されます。マツダは、このシステムをアイドリングストップシステム「i-Stop」と併用することで、最大10%の燃費向上を実現できると主張しています。[ 43 ]

日産

日産は、マイクロハイブリッドシステムにS-Hybrid（すべて大文字で「S-HYBRID」と表記）というブランド名を使用しています。S-Hybridシステムはエンジンルーム内に完全に収納されており、駆動用バッテリーを必要としません。S-Hybridシステム搭載車には、ガソリンエンジンのオルタネーターとスターターモーターとして機能するエネルギーコントロール（ECO）モーターが搭載されています。また、これらの車両には、エンジンルーム内に「サブバッテリー」も搭載されており、ガソリンエンジンが停止した際に、常時駆動のオルタネーターの代わりに車両の電装品に電力を供給します。ドライバーがアクセルから足を離したりブレーキを踏んだりすると、ECOモーターがオルタネーターとして駆動され、「サブバッテリー」の充電を維持します。 ECOモーターはエンジンの再始動に使用されるだけでなく、停止状態から発進する際にクランクシャフトに50N⋅m（5.1kg⋅m; 37lb⋅ft）のトルクを1秒間加え、わずかな電動モーターアシストを提供します。[ 44 ]

オペル/ボクスホール

2010年、オペルはEcoFLEXブランドモデルにスタート/ストップ機能を導入しました。このシステムは、ファミリー0、Ecotec、MGEのガソリンエンジン、およびMultiJet、Circle L、ファミリーBのディーゼルエンジンに搭載されています。

プロドゥア

プロドゥアは2016年にベッツァに「エコアイドル」と呼ばれるスタート/ストップシステムを初めて導入しました。当初は最上位グレードのアドバンスのみに搭載されていましたが、その後、マイヴィ、アルーズ、アティバ、アルザといった新型車に、ベースモデルにも標準装備されるようになりました。

ルノー

ルノーは2010年にこの技術を欧州の全モデルに導入した。

ローウェ

2009年、RoeweのRover 75をベースにした750には、ハイブリッド1.8 Rover Kシリーズエンジンとともにストップスタートが標準装備されました。

サーブ

2009年には第2世代9-5にスタートストップ機能が搭載されました。システムを制御するボタンは、昔のSAABのイグニッションキーのようにギアシフトの横に配置されていました。[ 45 ]

スバル

多くのスバル車にオートストップ・スタートシステムが装備されています。このシステムは2011年にインプレッサとクロストレックに初めて搭載されました。

鈴木

スズキのスタートストップシステムはEASS（エンジンオートスタートストップ）と呼ばれています。[ 46 ]

スズキなどの一部の自動車メーカーは、車内に12Vの小型リチウムイオンバッテリーを1つ追加搭載している。[ 47 ]このシステムは「SHVSマイルドハイブリッドシステム」（スズキのスマートハイブリッドビークル）として販売されており、いくつかの市場でイグニス、スイフト、バレーノにオプションとして用意されている。

タタ

タタ自動車はこのシステムを小型商用車タタエースに導入した。[ 48 ]

トヨタ

トヨタは1974年に自動オン/オフスイッチを備えた6気筒トヨタクラウンのプロトタイプを発表し[ 13 ] [ 14 ]、交通量で10パーセントのガソリン節約が可能になると主張した。

最近では、トヨタは2009年から内燃機関車にスタートストップシステムを搭載した車を販売しており、1997年からはプリウスハイブリッドシリーズに搭載している。[ 49 ]トヨタとマツダはどちらも、2009年モデルの一部の車両に、日本国外でも利用可能なスタートストップ技術を導入した。

フォルクスワーゲン

フォルクスワーゲンは、1981年のオート2000リサーチカーでシステムをプレビューした後、1983年頃にSSA付きのPolo Formel Eでスタートストップシステムを使用し始めました。 [ 50 ]その後LUPO 3L、さらにPolo、Golf、Passat BlueMotionに搭載され、重量と空力の改良も行われました。 このシステムは現在、フォルクスワーゲンのラインナップでは一般的で、Bluemotion Technologyパッケージを備えたすべての車両に装備されていますが、他の特定のモデルにもこのテクノロジーが搭載されています。 自動化されたマニュアルギアボックスとクラッチを備えたLupo 3Lでは、運転者がブレーキペダルに足を置いた状態で車が停止してから4秒後にエンジンが停止します。他の操作は必要ありません。ブレーキペダルから足を離すとエンジンが始動し、車を発進させることができます。ギアレバーは、その間ずっとDドライブの位置のままです。 機械的にはほぼ同じであるAudi A2 1.2TDiにも同じことが当てはまります。

ボルボ

ボルボは2009年にDRIVeブランドでスタートストップ技術を導入した。[ 51 ]

三菱

三菱自動車は1999年にAS&G（オートストップアンドゴー）ブランドで軽自動車の三菱ピスタチオにこのシステムを導入した。[ 52 ]三菱は2008年から欧州市場でClearTecブランドモデルにAS&G技術を搭載して販売している。AS&Gシステムは、2008年に欧州で販売開始された三菱コルト（EU）にも搭載されている。2010年からは三菱ASX （EU）にも搭載されている。2015年には、三菱エクリプスクロスにAS&Gが搭載された。

懸念事項

ハイブリッド車／電動アシスト車は、バッテリーから電気モーターへの電力供給が瞬時に行われるため、停止状態からの発進にほとんど遅延がありません。一方、ガソリン車やマイクロハイブリッド車では、通常、わずかな遅延（ただし、ほんの一瞬）が発生します。

2001年2月、米国運輸省道路交通安全局（NHTSA）は、ホンダの「アイドルストップ」トランスミッションを搭載した非ハイブリッド車について、現在のトランスミッション設計に見られる「徐々に前進する」のではなく、「自動再始動時に車両が突然前方に飛び出す」という懸念から、疑問を呈した。[ 53 ] [ 54 ]

ストップ・ストップ・システムに共通する問題は、長期使用によりオイル潤滑不足による摩耗が増加する可能性があることです。クランクシャフトベアリングのハーフシェルとビッグエンドベアリングでは、流体潤滑膜が形成される前に、高速回転運動が頻繁に発生する可能性があります。この境界潤滑段階では、クランクシャフト表面とベアリングの摺動面の間で金属同士の接触が発生する可能性があります。エンジンの再始動回数が一般的に正常な範囲であれば、これは問題になりませんでした。しかし、スタート・ストップ・システムを搭載した車両では、この影響により、運転サイクルに応じてベアリングの早期摩耗を回避するための新たな技術的解決策が必要になる場合があります。したがって、将来のスタート・ストップ用エンジンは、25万回から30万回の始動に耐えられるよう設​​計する必要があります。アルミニウムまたは銅のライニングを施した従来のベアリングシェルは、わずか10万サイクルで深刻な摩耗を示します。[ 55 ]

一部のシステムではスターターモーターが不要で、スターターモーターの摩耗の懸念が解消されています。マツダのi-stopは、マツダ3/アクセラシリーズ（欧州および日本仕様）に搭載されており、シリンダー内のピストンの位置を感知することで燃焼を利用してスターターモーターを補助します。エンジンの再始動は0.35秒以内と静かで迅速です。[ 56 ]

スズキなどの一部の自動車メーカーは、車内にリチウムイオン電池を1個搭載している。[ 47 ]

米国環境保護庁（EPA）は、オートストップ・スタート・システムをデフォルトで「オン」にすることを義務付けている自動車メーカーに対し、燃費向上のための優遇措置を設けています。システムが「非ラッチング」（つまり、車両のエンジンを切った後もオフのままにならない）の場合、EPAはシステム作動時の燃費のみを計算します。自動車メーカーがシステムを恒久的に無効にすることを許可している場合、EPAはシステム作動時と非作動時の燃費を測定し、2つの燃費値を平均化します。この平均値は常にシステム作動時の燃費値よりも低くなるため、自動車メーカーは車両の再始動時にシステムをオンに戻すことを選択していますが[ 57 ] 、一部の事業者はこれを不便だと感じています[ 58 ] 。

参照

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