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| シリーズの一部 |
| 持続可能なエネルギー |
|---|
ハイブリッド車とは、2種類以上の異なる動力源を使用する車です。例えば、潜水艦は浮上時にはディーゼル燃料を使用し、潜航時にはバッテリーを使用します。エネルギーを貯蔵する他の方法としては、油圧ハイブリッド車における加圧流体の使用などがあります。
ハイブリッドパワートレインは、燃費とエネルギー効率の両方を最大化するために、ある動力源から別の動力源へと切り替えるように設計されています。例えばハイブリッド電気自動車では、電気モーターはトルク、つまり回転力を生み出すのに効率が良く、一方、内燃機関は高速維持に優れています。ハイブリッド化の主なメリットは、非ハイブリッド車に比べて効率が向上し、排出量が削減され、ランニングコストが削減されることです。
モペッド、電動自転車、さらには電動キックスクーターも、内燃機関または電動モーターとライダーの筋力 で駆動するシンプルなハイブリッド型です。19世紀後半の初期のプロトタイプのオートバイも同じ原理を採用していました。
SHBの最初のプロトタイプは、1975年にオーガスタス・キンゼル(米国特許3'884'317)によって公開されました。1994年にはバーニー・マクドナルドが、静止状態でも回生ブレーキとペダリングを可能にするパワーエレクトロニクスを搭載したエレクトリライト[ 3 ] SHBを考案しました。1995年にはトーマス・ミュラーが1995年度の卒業論文として「電磁駆動型自転車(Fahrrad mit elektromagnetischem Antrieb)」を設計・製作しました。1996年にはベルン応用科学大学のユルグ・ブラッターとアンドレアス・フックスがSHBを製作し、1998年にはレイトラ三輪車(欧州特許EP 1165188)を改造しました。2005年までに彼らはSH三輪車と四輪車のプロトタイプをいくつか製作しました。[ 4 ] 1999年にハラルド・クツケは「アクティブ自転車」について説明しました。その目的は、電子補正によって重量がなく抵抗のない理想的な自転車に近づくことです。
2014年にオーストラリアのDavid Kitson氏[ 5 ]が製作したSHEPBのプロトタイプは、航空ドローンに搭載された軽量ブラシレスDC電動モーターと小型ハンドツールサイズの内燃機関、そして3Dプリント製の駆動システムと軽量ハウジングを採用し、総重量は4.5kg未満です。アクティブ冷却によりプラスチック部品の軟化を抑制しています。プロトタイプでは、一般的な電動自転車の充電ポートを使用しています。

ハイブリッド動力伝達装置は、ディーゼル電気またはターボ電気を使用して、鉄道機関車、バス、大型貨物車両、移動式油圧機械、および船舶に動力を与えます。ディーゼル/タービンエンジンが発電機または油圧ポンプを駆動し、これが電気/油圧モーター(外部から電力を受け入れることができない限り、厳密には電気/油圧トランスミッション(ハイブリッドではない))に動力を与えます。大型車両では、変換損失が減り、特に駆動輪やプロペラなど複数の駆動装置に動力を供給する場合、機械要素ではなくワイヤやパイプを通じて配電する利点がより顕著になります。最近まで、ほとんどの大型車両には、浮上中はディーゼルで、潜航中はバッテリーで稼働する、最も古い量産ハイブリッドの1つである非原子力潜水艦を除いて、バッテリーや油圧アキュムレーターなどの二次エネルギー貯蔵装置がほとんどありませんでした。第二次世界大戦時代の潜水艦では、直列と並列の両方のセットアップが使用されていました。
ヨーロッパカナダのボンバルディア社がフランス向けに製造した 新型のAutorail à grande capacité(AGCまたは大容量鉄道車両)は、ディーゼル/電気モーターを搭載し、異なる鉄道システムで1500Vまたは25,000Vを使用します。[ 7 ]この車両は、ジェネシー・アンド・ワイオミング社のRailfeeding社と共同でオランダのロッテルダムで試験されました。
中国 初のハイブリッド評価機関車は、1999年に鉄道研究センターMatraiによって設計され、2000年に製造されました。これは、バッテリー、200kWのディーゼル発電機、および4つのACモーターでアップグレードされた EMD G12機関車でした。
日本 初の大容量エネルギー貯蔵ハイブリッド列車はキハE200で、屋根上にリチウムイオン電池を搭載している。[ 8 ]
インド 国鉄は2015年1月、独自のCNG・ディーゼルハイブリッド列車を導入しました。この列車は、燻蒸技術を採用した1400馬力のエンジンを搭載しています。最初の列車は、レワリ-ロータク間の81km区間で運行される予定です。[ 9 ] CNGはディーゼルやガソリンに比べて汚染が少ない代替燃料であり、インドでは代替燃料として人気があります。既にオートリキシャやバスなど、多くの交通機関がCNG燃料を使用しています。
北米 米国 では、ゼネラル・エレクトリック社が塩化ニッケルナトリウム(Na-NiCl 2)蓄電池を搭載した機関車を製造しました。同社は10%以上の燃費向上を見込んでいます。 [ 10 ]
ディーゼル電気機関車の派生型としては、カナダのレールパワー・テクノロジーズ社が製造したグリーン・ゴート(GG)およびグリーン・キッド(GK)の開閉所/ヤード機関車が挙げられます。これらの機関車は鉛蓄電池(PBA)と1000~2000馬力の電動モーター、そしてクリーンな燃焼を実現する新型の約160馬力ディーゼル発電機を搭載しています。アイドリングによる燃料の無駄がなく、これらの機関車は約60~85%の時間稼働します。回生ブレーキが採用されているかどうかは不明ですが、原理的には容易に利用できます。
これらの機関車は通常、牽引のために追加の重量を必要とするため、バッテリーパックの重量は無視できるほどのペナルティです。ディーゼル発電機とバッテリーは通常、既存の「引退した」「ヤード」機関車のフレーム上に搭載されます。既存のモーターと走行装置はすべて再構築され、再利用されます。「一般的な」古い操車場/ヤード機関車と比較して、40~60%の燃料節約と最大80%の汚染削減が達成されるとされています。頻繁な始動と停止、そしてアイドル時間といったハイブリッド車の利点は、一般的な操車場での使用にも当てはまります。[ 11 ] 「グリーンゴート」機関車は、カナダ太平洋鉄道、BNSF、カンザスシティ・サザン鉄道、ユニオン・パシフィック鉄道など によって購入されています。
TSIターミナルシステムズと協力するレールパワーテクノロジーズのエンジニアは、ゴムタイヤ式ガントリー(RTG)クレーンで使用するための、バッテリーストレージを備えたハイブリッドディーゼル電力ユニットを試験しています。RTGクレーンは、港湾やコンテナ保管ヤードにおいて、輸送コンテナを列車やトラックに積み下ろしするために一般的に使用されます。コンテナを持ち上げる際に消費されたエネルギーは、コンテナを下ろす際に部分的に回収されます。レールパワーのエンジニアは、ディーゼル燃料と排出量を50~70%削減できると予測しています。[ 12 ]最初のシステムは2007年に稼働開始予定です。[ 13 ]

ハイブリッドシステムは、トラック、バス、その他の大型高速道路車両で一般的に使用されています。車両台数が少なく設置コストも少ない代わりに、燃料節約によって補われます。[ 14 ] [ 15 ]大容量化、バッテリーコストの低下などの進歩により、燃費が向上します。トヨタ、フォード、GMなどがハイブリッドピックアップトラックやSUVを導入しています。ケンワーストラックカンパニーは最近、市街地での使用では競争力のあるケンワースT270クラス6を発表しました。[ 16 ] [ 17 ]フェデックスなどの企業は、ハイブリッド配送車両、特にハイブリッド技術が最初に成果を上げる可能性のある市街地での使用に投資しています。[ 18 ] 2013年12月現在、フェデックスはライトスピードの電動モーターとディーゼル発電機を搭載した配送トラック2台を試験運用しており、改造キットは数年で投資を回収できると言われています。ディーゼルエンジンは一定回転数で稼働し、最高の効率を実現します。[ 19 ]
1978年、ミネソタ州ミネアポリスのヘネピン職業技術センターの学生たちは、市販の部品を使ってフォルクスワーゲン・ビートルを石油・油圧ハイブリッド車に改造しました。燃費は32mpg(約11.7km/L)でしたが、60馬力エンジンを16馬力エンジンに交換することで75mpg(約22.3km/L)まで向上し、最高速度70mph(約117km/h)に達しました。[ 20 ]
1990年代、EPAの国立自動車・燃料排出研究所の技術者たちは、典型的なアメリカのセダン車向けに石油油圧式パワートレインを開発しました。テスト車は、EPAの市街地/高速道路複合走行サイクルで80 mpg以上の燃費を達成しました。1.9リッターのディーゼルエンジンを搭載し、時速0~60マイル(0~60 mph)を8秒で加速しました。軽量素材は使用されていません。EPAは、油圧部品を大量生産してもコストはわずか700ドルしか上がらないと見積もっていました。[ 21 ] EPAのテストでは、油圧ハイブリッドのフォード・エクスペディションは、市街地で32 mpg(7.4 L/100 km)、高速道路で22 mpg(11 L/100 km)の燃費を記録しました。[ 21 ] [ 22 ] UPSは現在、この技術を採用したトラック2台を運行しています。[ 23 ]
1985年以来、米軍はハイブリッドハンヴィーの連続生産を試験しており[ 24 ] [ 25 ] 、より速い加速、低い熱シグネチャのステルスモード、ほぼ無音の動作、優れた燃費を実現していることがわかった。
マストに取り付けられた帆と蒸気エンジンの両方を備えた船は、ハイブリッド車両の初期の形でした。もう一つの例は、ディーゼル電気潜水艦です。この潜水艦は潜航中はバッテリーで駆動し、浮上中は ディーゼルエンジンでバッテリーを充電します。
2022年現在、平均1.6MWhのバッテリーを搭載した船舶は550隻ある。2016年の平均は500kWhだった。[ 26 ]
より新しいハイブリッド船舶推進システムには、SkySailsなどの企業が製造する大型の曳航凧が含まれます。曳航凧は、最も高い船のマストの数倍の高さまで飛行することができ、より強く安定した風を捉えることができます。
ボーイング燃料電池実証機は、プロペラに連結された電動モーターを駆動する、プロトン交換膜(PEM)燃料電池/リチウムイオン電池ハイブリッドシステムを搭載しています。巡航飛行中は燃料電池が全電力を供給します。離陸と上昇中は、最も電力を必要とする飛行区間であり、システムは軽量のリチウムイオン電池を使用します。
実証機はオーストリアのダイヤモンド・エアクラフト・インダストリーズ社製のディモナ・モーターグライダーで、同社が構造変更も担当した。翼幅は16.3メートル(53フィート)で、燃料電池の電力で時速約100キロメートル(62マイル)で巡航することができる。[ 27 ]
ハイブリッドファンウィングが設計されました。ファンウィングは2つのエンジンで構成され、ヘリコプターのように自動回転して着陸する機能を備えています。[ 28 ]


ハイブリッド車という用語が使用される場合、それはほとんどの場合ハイブリッド電気自動車を指します。これらには、サターン・ヴュー、トヨタ・プリウス、トヨタ・ヤリス、トヨタ・カムリ・ハイブリッド、フォード・エスケープ・ハイブリッド、フォード・フュージョン・ハイブリッド、トヨタ・ハイランダー・ハイブリッド、ホンダ・インサイト、ホンダ・シビック・ハイブリッド、レクサスRX 400hおよび450h、ヒュンダイ・アイオニック・ハイブリッド、ヒュンダイ・ソナタ・ハイブリッド、ヒュンダイ・エラントラ・ハイブリッド、キア・スポルテージ・ハイブリッド、キア・ニロ・ハイブリッド、キア・ソレント・ハイブリッドなどの車両が含まれます。石油電気ハイブリッドは、車両に動力を供給するために、最も一般的には内燃エンジン(さまざまな燃料、通常はガソリンまたはディーゼルエンジンを使用)と電気モーターを使用します。エネルギーは、内燃エンジンの燃料と電気バッテリーセットに蓄えられます。石油電気ハイブリッドドライブトレインには、フルハイブリッドからマイルドハイブリッドまで多くの種類があり、それぞれ長所と短所があります。[ 29 ]
ウィリアム・H・パットンは1889年初頭にガソリン電気ハイブリッド鉄道車両推進システムの特許を申請し、1889年半ばには同様のハイブリッドボート推進システムの特許も申請した。[ 30 ] [ 31 ]彼のハイブリッドボートが成功したという証拠はないが、彼はハイブリッド路面電車の試作品を製作し、小型のハイブリッド機関車を販売した。[ 32 ] [ 33 ]
1899年、アンリ・ピーパーは世界初の石油電気ハイブリッド自動車を開発しました。1900年には、フェルディナント・ポルシェがホイールハブ内に2つのモーターを配置し、内燃機関発電機で電力を供給する直列ハイブリッドを開発しました。このハイブリッドは2速記録を樹立しました。液体燃料と電気を組み合わせたハイブリッドは19世紀後半にまで遡りますが、ブレーキ回生ハイブリッドは1978年から1979年にかけて、アーカンソー州スプリングデール出身の電気技師、デイビッド・アーサーズによって発明されました。彼が自宅で改造したオペルGTは、最高75 mpgの燃費を記録したと報告されており、このオリジナル設計の設計図は現在も販売されており、「マザー・アース・ニュース」のウェブサイトには改造版が掲載されています。[ 34 ]
プラグイン電気自動車(PEV)はますます普及しつつあります。電気が通っていない広い地域でも必要な航続距離を確保できます。バッテリーは家庭用電源(主電源)に接続して充電できるだけでなく、エンジンをかけたまま充電することもできます。
一部のバッテリー電気自動車は、運転中に充電することができます。このような車両は、付属の導電輪または類似の機構(コンジット集電を参照)を介して、高速道路上の電化されたレール、プレート、または架線に接触します。車両のバッテリーは、このプロセスによって高速道路上で充電され、その後、バッテリーが放電されるまで他の道路で通常通り使用できます。例えば、ロンドン地下鉄の保守列車に使用されているバッテリー電気機関車の一部は、この運転モードに対応しています。
バッテリー電気自動車用のインフラを整備すれば、高速道路での航続距離が事実上無制限になるという利点が得られます。多くの目的地は主要高速道路から100km圏内にあるため、この技術は高価なバッテリーシステムの必要性を軽減する可能性があります。しかしながら、既存の電気システムの私的利用はほぼ普遍的に禁止されています。さらに、このような電気インフラの技術は大部分が時代遅れであり、一部の都市を除いて広く普及していません(コンジット集電、路面電車、電気鉄道、トロリー、第三軌条を参照)。必要な電気料金とインフラ費用の更新は、通行料収入または専用の交通税によって賄われる可能性があります。

推進力として 2 つ以上の異なる装置を使用する車両に加えて、同じエンジンを使用して異なるエネルギー源または入力タイプ (「燃料」) を使用する車両もハイブリッドであると考える人もいますが、上記のハイブリッドとの混同を避け、用語を正しく使用するために、これらはおそらくデュアル モード車両としてより正確に説明されます。


油圧式ハイブリッド車と空気圧式ハイブリッド車は、エンジンまたは回生ブレーキ(あるいはその両方)を用いて蓄圧器にエネルギーを蓄え、油圧(液体)または空気圧(圧縮ガス)駆動ユニットを介して車輪を駆動します。多くの場合、エンジンはドライブトレインから分離され、エネルギー蓄圧器へのエネルギーの蓄えのみに使用されます。トランスミッションはシームレスです。回生ブレーキは、供給された駆動エネルギーの一部を蓄圧器に回収するために使用できます。
フランスのMDI社は、石油空気ハイブリッドエンジン車を開発し、走行試験を実施しました。このシステムは、空気モーターではなく、ハイブリッドエンジンによって直接駆動されます。エンジンは、圧縮空気とガソリンの混合物をシリンダー内に噴射して使用します。[ 38 ]このハイブリッドエンジンの重要な特徴は、「アクティブチャンバー」と呼ばれる、燃料を介して空気を加熱し、エネルギー出力を倍増させる区画です。[ 39 ]インドのタタ・モーターズは、インド市場向けの本格生産に向けた設計段階を評価し、「圧縮空気エンジンの特定の車両および定置用途への詳細な開発を完了する」段階に移行しました。[ 40 ] [ 41 ]
石油・油圧方式は、鉄道車両や大型車両では数十年にわたり一般的でした。自動車業界は最近、このハイブリッド方式に注目しており、小型車への導入が期待されています。
石油油圧ハイブリッドではエネルギー回収率が高く、そのためシステムは現在の電気バッテリー技術を使った電気バッテリー充電ハイブリッドより効率的であり、米国環境保護庁(EPA)のテストではエネルギー経済性が 60% ~ 70% 向上することが実証されている。[ 42 ]充電エンジンは、エネルギー要求の低い車両作動時に充電される油圧アキュムレーターに蓄積されたエネルギーを使ってバースト加速を行う平均的な使用に合わせてサイズを調整すればよい。充電エンジンは効率と寿命のために最適な速度と負荷で稼働する。米国環境保護庁 (EPA) が実施したテストでは、油圧ハイブリッドのフォードエクスペディションは市街地で 32 マイル/米ガロン (7.4 L/100 km、38 mpg ‑imp )、高速道路で 22 マイル/米ガロン(11 L/100 km、26 mpg ‑imp ) の燃費を記録した。 [ 21 ] [ 22 [ 23 ]
石油油圧ハイブリッド技術は数十年前から知られており、列車や超大型建設車両に使用されてきたが、装置の高コストが理由で軽量トラックや車への採用は阻まれていた。現代的な意味では、小型石油油圧ハイブリッド道路車両の実現可能性は 1978 年の実験で実証された。ミネソタ州ミネアポリスのヘネピン職業技術センターの学生グループが、市販の部品を使用してフォルクスワーゲン ビートルを石油油圧ハイブリッドとして走行できるように改造した。燃費 32 mpg ‑US (7.4 L/100 km、38 mpg ‑imp ) の車は、60 馬力のエンジンを 16 馬力のエンジンに交換することで 75 mpg ‑US (3.1 L/100 km、90 mpg ‑imp ) の燃費を実現した。実験車は最高時速 70 mph (110 km/h) に達した。[ 20 ]
1990年代、EPA(環境保護庁)の国立自動車・燃料排出ガス研究所のエンジニアチームは、典型的なアメリカのセダン車を動かす革新的な石油・油圧ハイブリッドパワートレインの開発に成功しました。このテスト車両は、EPAの市街地・高速道路複合走行モードで80 mpg以上の燃費を達成しました。1.9リッターディーゼルエンジンを搭載し、0~60 mph(時速約96km)加速は8秒でした。軽量素材は一切使用されていませんでした。EPAは、この油圧部品を大量生産した場合、車両の基本コストはわずか700ドルしか上がらないと見積もっていました。[ 21 ]
石油・油圧ハイブリッドシステムは、石油・電気ハイブリッドシステムよりも充放電サイクルが高速かつ効率的で、製造コストも低くなります。蓄電池容器のサイズは総エネルギー貯蔵容量を決定し、電気バッテリーセットよりも多くのスペースを必要とする場合があります。大型の蓄電池容器によって占有される車両スペースは、馬力と物理的サイズの観点から、より小型の充電エンジンで相殺される可能性があります。
大企業および中小企業で研究が進行中です。現在、焦点は小型車両に移っています。システムコンポーネントが高価だったため、小型のトラックや車への搭載は不可能でした。欠点は、動力駆動モーターが部分負荷時に十分な効率を示さなかったことです。英国企業 ( Artemis Intelligent Power ) は、電子制御油圧モーター/ポンプである Digital Displacement® モーター/ポンプの導入により画期的な進歩を遂げました。このポンプはすべての速度域および負荷で非常に効率的で、石油油圧ハイブリッドの小規模用途への実現可能性をもたらしました。[ 43 ]同社は実現可能性を証明するために、BMW 車をテストベッドに改造しました。BMW 530i は、標準的な車と比較して、市街地走行で mpg が 2 倍になりました。このテストでは、標準的な 3,000 cc エンジンを使用していましたが、より小型のエンジンであれば、数値はもっと印象的だったでしょう。適切なサイズのアキュムレーターを使用する石油油圧ハイブリッドの設計により、ピーク電力使用量ではなく平均電力使用量に合わせてエンジンを小型化することができます。ピークパワーは蓄電池に蓄えられたエネルギーによって供給されます。より小型で効率の高い定速エンジンは重量を軽減し、より大きな蓄電池を搭載するためのスペースを確保します。[ 44 ]
現在の車体は、既存のエンジン/トランスミッション構成の機構に基づいて設計されている。油圧構成用に設計されていない既存の車体に石油油圧機構を取り付けるのは制約が多く、理想的とは言えない。ある研究プロジェクトの目標は、白紙設計の新車を作成し、車両内の石油油圧ハイブリッド部品のパッケージングを最大限にすることである。かさばる油圧部品はすべて車のシャシーに統合されている。ある設計では、車の構造シャシーを兼ねた大型油圧アキュムレーターを使用することで、テストで130 mpgの燃費を達成したと主張している。小型油圧駆動モーターはホイールハブ内に組み込まれており、車輪を駆動し、逆転して運動制動エネルギーを回収する。ハブモーターにより、摩擦ブレーキ、機械式トランスミッション、ドライブシャフト、Uジョイントが不要になり、コストと重量が削減される。摩擦ブレーキのない油圧駆動は、産業用車両で使用されている。[ 45 ]目標は、平均走行条件で170 mpgである。ショックアブソーバーと運動ブレーキによって生み出される、通常は無駄になるエネルギーは、蓄電池の充電を補助します。平均的な電力消費量に対応した小型の化石燃料ピストンエンジンが蓄電池を充電します。蓄電池は、フル充電で15分間走行できるサイズです。目標は、四輪駆動で0~60mph加速を5秒未満で達成できるフル充電の蓄電池です。[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]
2011年1月、業界大手のクライスラーは、米国環境保護庁(EPA)と提携し、大型乗用車に適した実験的な石油・油圧ハイブリッドパワートレインの設計・開発を行うと発表しました。2012年には、既存の量産ミニバンにこの新しい油圧パワートレインを搭載し、評価を行いました。[ 21 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]
PSAプジョー・シトロエンは、 2013年のジュネーブモーターショーで実験的な「ハイブリッドエア」エンジンを出展した。[ 52 ] [ 53 ]この車両は、ブレーキや減速から得られるエネルギーで圧縮された窒素ガスを使用して、従来のガソリンエンジンの動力を補完する油圧駆動装置に動力を供給する。油圧部品と電子部品はロバート・ボッシュGmbHが供給した。シトロエンC3タイプのボディに搭載した場合、ユーロテストサイクルでの燃費は約118 mpg -US(2 L/100 km、142 mpg -imp )と推定された。 [ 54 ] [ 55 ] PSA この車は生産準備が整っており、主張されている結果をもたらすことが証明され実現可能であるにもかかわらず、プジョー・シトロエンは高額な開発費を分担する大手メーカーを誘致することができず、提携が成立するまでプロジェクトを棚上げしている。[ 56 ]
ハイブリッド車のもう一つの形態は、人力電気自動車です。これには、シンクレアC5、Twike、電動自転車、電動スケートボード、電動バイク、電動スクーターなどが含まれます。

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パラレルハイブリッド車では、電気モーターと内燃エンジンが連結されており、それぞれ単独でも、あるいは同時に車両を駆動することができます。最も一般的なのは、内燃エンジン、電気モーター、そしてギアボックスが自動制御クラッチによって連結されていることです。電気駆動の場合、内燃エンジン間のクラッチは開き、ギアボックス側のクラッチは接続されます。内燃モードでは、エンジンとモーターは同じ速度で回転します。
日本国外で販売された最初の量産パラレルハイブリッドは、初代ホンダ インサイトでした。
2012年に欧州市場限定で発売されたメルセデス・ベンツE 300 BlueTEC HYBRIDは、非常に希少な量産ディーゼルハイブリッド車で、 152kW(204馬力)のメルセデス・ベンツOM651エンジンと、エンジンとギアボックスの間に配置された20kW(27馬力)の電気モーターを搭載し、合計出力170kW(228馬力)を発揮します。燃費は24~26km/L(56~62mpg ‑US、67~74mpg ‑imp)です。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]
これらのタイプは、一般的に小型の電気モーター(通常20kW未満)を使用して、自動停止/始動機能を提供し、加速中に追加のパワーアシスト[ 60 ]を提供し、減速段階で発電します(回生ブレーキとも呼ばれます)。
オンロードの例としては、ホンダ シビック ハイブリッド、ホンダ インサイト(第2世代)、ホンダ CR-Z、ホンダ アコード ハイブリッド、メルセデス ベンツS400 BlueHYBRID、BMW 7 シリーズ ハイブリッド、ゼネラルモーターズBAS ハイブリッド、スズキ S-Cross、スズキ ワゴン R、マイクロ ハイブリッド ドライブ搭載 スマート フォーツーなどがあります。
パワースプリット方式のハイブリッド電気駆動システムには、トラクションモーターと内燃エンジンの2つのモーターが搭載されています。これらの2つのモーターからの動力は、シンプルな遊星歯車機構である動力分割装置を介して車輪に分配され、駆動されます。動力分割比率は、内燃エンジン100%からトラクションモーター100%まで、あるいはその中間の任意の値に設定できます。内燃エンジンは発電機として機能し、バッテリーを充電します。
トヨタ・ハイブリッド・シナジードライブなどの最新モデルには、遊星歯車に接続された2つ目の電動モーター/ジェネレーターが搭載されています。このモーター/ジェネレーターは、トラクションモーター/ジェネレーターと動力分割装置と連携して、無段変速機(CVT)を構成します。
一般道路では、主な動力源は内燃エンジンです。追い越しなど、最大出力が必要な場合には、トラクションモーターがアシストとして使用されます。これにより、短時間だけ利用可能な出力が増加し、実際に搭載されているエンジンよりも大きなエンジンを搭載しているような効果が得られます。ほとんどの用途では、車両が低速または停車しているときは内燃エンジンが停止し、路側への排出ガスを削減します。
乗用車への搭載はトヨタ プリウス、フォード エスケープ、フュージョン、レクサス RX 400h、RX450h、GS450h、LS600h、CT200h などです。

シリーズハイブリッド車または直列ハイブリッド車は、電気モーターで駆動され、バッテリーパックのエネルギー供給が十分な間は電気自動車として機能し、バッテリーパックのエネルギー供給が不足しているときはエンジンが発電機として作動するように調整されています。通常、エンジンと車輪の間には機械的な接続はなく、レンジエクステンダーの主な目的はバッテリーの充電です。シリーズハイブリッド車は、レンジエクステンダー(EREV/REEV/EVER)とも呼ばれ、レンジエクステンダー電気自動車、レンジエクステンダー電気自動車、またはレンジエクステンダー電気自動車(EREV/REEV/EVER)とも呼ばれます。
レンジエクステンダーを搭載したBMW i3は、量産型シリーズハイブリッドです。バッテリー残量が少なくなると電気自動車として走行し、その後はエンジン駆動の発電機を作動させて電力を維持します。レンジエクステンダーなしのモデルも用意されています。フィスカー・カルマは、量産型シリーズハイブリッド車として初めて登場しました。
自動車について説明する場合、シリーズハイブリッドのバッテリーは通常、プラグインハイブリッドと呼ばれますが、シリーズハイブリッドでは、バッテリーがバッファ(および回生目的)としてのみ機能し、電気モーターの電力は補助エンジンから常時供給される場合もあります。シリーズ構成は、ディーゼル電気機関車や船舶では一般的でした。フェルディナント・ポルシェは、20世紀初頭にローナー・ポルシェ・ミクスト・ハイブリッドなどの速度記録を樹立したレーシングカーで、この構成を事実上発明しました。ポルシェはこの構成を「システム・ミクスト」と名付けました。これはホイールハブモーター設計で、2つの前輪のそれぞれが別々のモーターで駆動されていました。この構成は、発電機と駆動モーターが機械式トランスミッションに取って代わったため、電動トランスミッションと呼ばれることもありました。内燃機関が作動していない限り、車両は移動できませんでした。
1997年、トヨタは日本で初めてシリーズハイブリッドバスを発売した。[ 61 ] GMは2010年にシボレー・ボルトシリーズのプラグインハイブリッドを発表し、電気だけで40マイル(64km)の走行距離を目指したが、[ 62 ]この車はエンジンとドライブトレインの間に機械的な接続も備えている。[ 63 ] AFSトリニティは、改造されたサターン・ヴューSUVにスーパーキャパシタとリチウムイオン電池バンクを組み合わせたものを採用した。スーパーキャパシタを使用することで、シリーズハイブリッド方式で最大150mpgの燃費を実現したと主張している。[ 64 ]
日産ノート e-powerは、日本で2016年から販売されているシリーズハイブリッド技術の一例です。

ハイブリッド車のもう一つのサブタイプは、プラグインハイブリッド電気自動車です。プラグインハイブリッドは通常、一般的な燃料電気(パラレルまたはシリアル)ハイブリッドであり、通常はリチウムイオンバッテリーを介してエネルギー貯蔵容量が増加しています。これにより、車両はバッテリーのサイズと機械的レイアウト(直列または並列)に応じて、全電気モードで走行できる距離が異なります。走行終了後は、車載内燃機関による充電を避けるために、主電源に接続する場合があります。[ 65 ] [ 66 ]
このコンセプトは、日常の運転において内燃機関の使用を避ける、あるいは少なくとも最小限に抑えることで、路上排出量を最小限に抑えたいと考えている人にとって魅力的です。純粋な電気自動車と同様に、CO2排出量削減量などは、発電会社のエネルギー源に依存します。
一部のユーザーにとって、このタイプの車両は、使用する電気エネルギーが通常使用するガソリン/ディーゼル燃料よりも安価である限り、経済的にも魅力的かもしれません。多くの欧州諸国の現行税制では、鉱油税が主要な収入源となっています。これは一般的に電気には当てはまりません。電気は、消費者がどのような用途で使用していても、一律に課税されます。一部の電力会社は、オフピークの夜間利用者に料金優遇措置を提供しており、通勤者や都市部のドライバーにとって、プラグインハイブリッド車の魅力をさらに高める可能性があります。
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2009年の米国道路交通安全局(NHTSA)の報告書は、米国における歩行者と自転車が関与するハイブリッド電気自動車(HEV)の事故を調査し、内燃機関車(ICEV)が関与する事故と比較した。その結果、特定の道路状況では、HEVは歩行者や自転車にとってより危険であることが示された。車両が減速、停止、後退、駐車スペースへの出入り(HEVとICEVの音の違いが最も顕著になるとき)の事故では、HEVが歩行者との衝突に巻き込まれる可能性はICEVの2倍であった。自転車や歩行者が関与する衝突では、車両が角を曲がるときにHEVの事故率がICEVよりも高かった。しかし、直進時には両車種間に統計的に有意な差は見られなかった。[ 67 ]
いくつかの自動車メーカーは、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、電気自動車(EV)などの電気駆動車両が低速で走行していることを歩行者に知らせるための電気自動車警告音を開発しました。これらの警告音は、歩行者、自転車利用者、視覚障害者などに、電気自動車モードで走行中の車両の存在を知らせることを目的としています。[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]
このような安全装置を搭載している市販車には、日産リーフ、シボレー ボルト、フィスカー カルマ、ホンダ FCX クラリティ、日産フーガ ハイブリッド/インフィニティ M35、ヒュンダイ ix35 FCEV、ヒュンダイ ソナタ ハイブリッド、2012ホンダ フィット EV、2012トヨタ カムリ ハイブリッド、2012レクサス CT200h、およびプリウス ファミリーの全車が含まれます。
ハイブリッド車は、従来の内燃機関車(ICEV)に比べて燃費効率が高く、排出量も少ないため、排出量も少なくなります。こうした燃費削減は、主にハイブリッド車の設計における以下の3つの要素によって実現されます。
必ずしも「ハイブリッド」機能ではないが、ハイブリッド車でよく見られるその他の技術には、次のものがあります。
これらの機能により、ハイブリッド車は、頻繁な停止、惰性走行、アイドリングを繰り返す市街地走行において特に効率的です。さらに、従来のエンジン車と比較して、特にアイドリング時および低速走行時の騒音排出量が低減されます。ただし、高速道路での連続走行においては、これらの機能は排出量削減にはあまり役立ちません。
今日のハイブリッド車の排出量は、EPA(環境保護庁)が定める推奨レベルに近づいており、あるいはそれを下回っている。EPAが推奨する一般的な乗用車の排出量は、5.5トンのCO2に相当する。最も人気のあるハイブリッド車3台、ホンダ・シビック、ホンダ・インサイト、トヨタ・プリウスは、それぞれ4.1トン、3.5トン、3.5トンの排出量で、基準をさらに引き上げ、二酸化炭素排出量を大幅に改善している。ハイブリッド車は、大気汚染物質の排出量を最大90%削減し、二酸化炭素排出量を半減させることができる。[ 72 ]
ハイブリッド車を製造するには、従来の自動車に比べて化石燃料の使用量が増加します。この増加は、車両の走行時の排出量の削減によって十分に相殺されます。[ 73 ]
ハイブリッド車のCO2排出量は、認証サイクルと実走行を比較すると過小評価されている。実走行データを用いたある研究では、公式テストで1kmあたり44gとされているのに対し、ハイブリッド車は1kmあたり平均120gのCO2を排出していることが示された。[ 74 ]
トヨタは、原材料の調達から製造、輸送、使用、リサイクル、廃棄に至るまで、製品のライフサイクル全体でCO2排出量をゼロにすることを意味するカーボンニュートラルの観点から、ハイブリッド車3台は電気自動車1台分のCO2削減効果に相当すると述べています。[ 75 ]
ハイブリッド車は従来の車よりも燃料消費量が少ないものの、ハイブリッド車のバッテリーによる環境への悪影響が依然として問題となっている。[ 76 ] [ 77 ]現在、ハイブリッド車のバッテリーのほとんどはリチウムイオンであり、これはニッケル水素電池よりもエネルギー密度が高く、今日のガソリン車のスターターバッテリーの大部分を占める鉛ベースのバッテリーよりも環境に優しい。[ 78 ]
電池には多くの種類があり、中には他の電池よりもはるかに毒性の強いものもあります。リチウムイオン電池は、上記の電池の中で最も毒性が低いです。[ 79 ]
ある情報源によると、以前ハイブリッド車で使用されていたタイプのニッケル水素電池の毒性レベルと環境への影響は、鉛蓄電池やニッケルカドミウムなどの電池に比べてはるかに低い。[ 80 ]別の情報源によると、ニッケル水素電池は鉛電池より毒性がはるかに高く、リサイクルや安全な廃棄も難しいとのこと。[ 81 ]一般的に、塩化ニッケルや酸化ニッケルなど様々な可溶性および不溶性のニッケル化合物は、ニワトリの胚やラットに発がん性があることが知られている。[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] NiMH電池の主なニッケル化合物はオキシ水酸化ニッケル(NiOOH)で、正極として使用される。しかし、様々なリチウムイオン化学物質が市場でより成熟してきたため、ニッケル水素電池はハイブリッド車では使用されなくなっている。
リチウムイオン電池は、他の技術と比較して高いエネルギー密度、安定性、コストに優れているため、この分野で市場をリードしています。[ 85 ]この分野の市場リーダーは、テスラとの提携を結んでいるパナソニックです。 [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]
リチウムイオン電池は、充電式電池の中で最も高いエネルギー密度を持ち、ニッケル水素電池の3倍以上の電圧を発生できると同時に、大量の電気を蓄えることができるため魅力的である。[ 78 ]また、この電池は、出力(車両のパワーを向上)、効率(電気の無駄な使用を回避)が高く、電池寿命が車両の寿命とほぼ同等であるため、優れた耐久性も備えている。[ 90 ]さらに、リチウムイオン電池の使用により、車両全体の重量が軽減され、燃費もガソリン車に比べて30%向上し、結果としてCO2排出量が削減され、地球温暖化防止に貢献する。 [ 91 ]
リチウムイオン電池はリサイクルも安全で、フォルクスワーゲングループはリチウムイオン電池のリサイクルプロセスを先駆的に導入しています。[ 92 ]この流れは、BMW、[ 93 ]アウディ、[ 94 ]メルセデス・ベンツ[ 95 ]テスラ[ 96 ]など、様々な大企業にも引き継がれています。これらの企業の多くは、主にリサイクルの難しさを論じた記事から生まれた、リチウム電池はリサイクルできないというリチウム電池の性質に関する誤情報と戦うことを主な目標としています。[ 97 ] [ 98 ] [ 99 ]
プラグインハイブリッドには2つの異なる充電レベルがある。レベル1の充電は、120V/15Aの単相接地コンセントを使用するため、より低速な方式である。レベル2はより高速な方式である。既存のレベル2機器は、208Vまたは240V(最大80A、19.2kW)からの充電を提供している。家庭用または公共用ユニットには専用の機器と接続設備が必要になる場合がある。[ 100 ]リチウムイオン電池の最適充電ウィンドウは3~4.2Vである。120ボルトの家庭用コンセントでの再充電には数時間かかり、240ボルトの充電器では1~4時間かかり、急速充電では80%充電するのに約30分かかる。3つの重要な要素は、充電距離、充電コスト、充電時間である。[ 101 ] ハイブリッド車が電力で走行するためには、自動車がブレーキをかけて電気を生成する必要がある。電気は、車が加速したり坂を上ったりするときに最も効率的に放電されます。2014年現在、ハイブリッド電気自動車のバッテリーは、1回の充電で70~130マイル(110~210km)走行できます。ハイブリッド車のバッテリー容量は、現在、電気自動車で4.4kWh~85kWhの範囲です。一方、ハイブリッド車では、バッテリーパックの容量は0.6kWh~2.4kWhの範囲であり、ハイブリッド車の電力使用量には大きな差があります。[ 102 ]
この記事は更新が必要です。(2014年2月) |
ハイブリッド車の製造に使用される多くの希少材料のコストが、差し迫って上昇しています。[ 103 ]例えば、希土類元素のジスプロシウムは、ハイブリッド推進システムの多くの高度な電気モーターとバッテリーシステムの製造に必要です。 [ 103 ] [ 104 ]ネオジムは、永久磁石電気モーターに見られる高強度磁石の重要な成分である別の希土類金属です。[ 105 ]
世界の希土類元素のほぼ全ては中国から来ており[ 106 ]、多くのアナリストは、中国の電子機器製造業の全体的な増加により、2012年までにこの供給量全体が消費されると考えています[ 103 ]。さらに、中国の希土類元素の輸出割当により、供給量は未知数となっています[ 104 ] 。 [ 107 ]
カナダ北部の先進的なホイダス湖プロジェクトやオーストラリアのマウントウェルドなど、中国以外のいくつかの電源は現在開発中ですが[ 107 ]、参入障壁が高く[ 108 ]、稼働開始までには何年もかかります。
ハイブリッド電気自動車(HEV)は、ガソリンエンジンと電気モーターの利点を組み合わせたものです。効率性や性能向上の鍵となるのは、回生ブレーキ、デュアルパワーソース、そしてアイドリングストップの低減です。[ 109 ]
その他のグリーンカーには、化石燃料以外の代替エネルギー源を全面的または部分的に利用する車両が含まれます。また、従来の化石燃料ベースの車両に代替燃料(バイオ燃料など)を使用し、再生可能エネルギー源を部分的に利用するという 選択肢もあります。
その他のアプローチとしては、特別に建設されたガイドウェイのネットワーク上で自動化されたオンデマンドのノンストップ輸送を提供する 公共交通機関のコンセプトであるパーソナル・ラピッド・トランジットがあります。
自動車メーカーはハイブリッド車のマーケティングに毎年約800万ドルを費やしています。多くの自動車メーカーの協力により、ハイブリッド車業界は数百万台のハイブリッド車を販売してきました。
トヨタ、ホンダ、フォード、BMWなどのハイブリッド車メーカーは、世界の排出量を削減し、石油消費への依存を減らすために、ワシントンのロビイストの推進するハイブリッド車販売運動を作り上げるために協力してきました。
2005年にはハイブリッド車の販売台数が20万台を超えたが、振り返ってみると、世界のガソリン消費量は1日あたり20万ガロンしか削減されなかった。これは、1日あたり3億6000万ガロン消費量のごく一部に過ぎない。 『Driving Change—One Hybrid at a time』の著者、ブラッドリー・バーマン氏によると、「冷静な経済学は、実質ドルで見ると、1970年代の一時的な高騰を除けば、ガソリン価格は驚くほど安定して安価に推移していることを示しています。燃料費は、個人用車両の所有と運用にかかる総コストのわずかな部分を占めるに過ぎません」[ 110 ] 。その他のマーケティング戦術としては、グリーンウォッシング、つまり「環境への配慮の不当な流用」が挙げられる[ 111 ] 。テマ・エーレンフェルド氏はニューズウィーク誌の記事でこう説明している。ハイブリッド車は、ガソリン消費量に関しては他の多くのガソリン車よりも効率的かもしれないが、環境に優しく環境に優しいかどうかという点では、全くの誤りである。
ハイブリッド車メーカーが真に環境に配慮した製品開発を目指すには、まだ長い道のりが残されている。ハーバード大学経営学教授セオドア・レビットは、「製品管理」と「顧客ニーズへの対応」において、「消費者の期待と将来のニーズへの対応」が不可欠だと主張している[ 112 ]。つまり、人々は欲しいものを買う。燃費の良い車が欲しいなら、製品の実際の効率性を考えずにハイブリッド車を購入するのだ。オットマン氏が言うところのこの「グリーン近視」は、マーケティング担当者が製品の環境性能ばかりに目を向け、実際の効果を見落としているために失敗に終わっている。
研究者やアナリストによると、人々は新しい技術と、給油回数の減少による利便性に惹かれているという。さらに、より高性能で、より新しく、より派手で、いわゆる環境に優しい車を所有することに満足感を覚えているのだ。
2019年には「セルフチャージングハイブリッド」という用語が広告で頻繁に使用されるようになりましたが、この名称で呼ばれる車は、標準的なハイブリッド電気自動車と何ら異なる機能を備えているわけではありません。セルフチャージング効果は回生ブレーキによるエネルギー回収のみであり、これはプラグインハイブリッド、燃料電池電気自動車、バッテリー電気自動車にも当てはまります。[ 113 ]
2020年1月、ノルウェーではトヨタとレクサスによる誤解を招く広告としてこの用語の使用が禁止されました。[ 114 ]「当社の主張は、車両の使用中にバッテリーが再充電されるため、お客様は車両のバッテリーを充電する必要がないという事実に基づいています。お客様を誤解させる意図はなく、むしろプラグインハイブリッド車との違いを明確に説明することが目的です。」
米国におけるハイブリッド車の普及率は現在低い(2011年の新車販売台数の2.2%)が[ 115 ] 、これは2011年の日本の新車販売台数の17.1%と比較するとかなり高い。 [ 116 ]また、より多くのモデルが提供され、学習と規模の経済による増分コストの低下に伴い、ハイブリッド車の普及率は時間とともに非常に高くなる可能性がある。しかし、予測は大きく異なる。例えば、ハイブリッド車に長年懐疑的だったボブ・ラッツ氏は、ハイブリッド車が「米国自動車市場の10%以上を占めることは決してないだろう」と予想している。 [ 117 ]他の情報源も、米国におけるハイブリッド車の普及率は今後何年も10%未満にとどまると予想している。[ 118 ] [ 119 ] [ 120 ]
2006 年時点でのより楽観的な見方には、今後 10 年から 20 年の間に米国およびその他の地域で新車販売の大部分をハイブリッド車が占めるという予測がある。[ 121 ] Saurin Shah による別のアプローチでは、ハイブリッド車と電気自動車の類似車両 4 つ(過去および現在)の普及率(または S カーブ)を調査して、米国で車両ストックがどのくらい速くハイブリッド化および/または電動化されるかを測定しようとしている。類似車両とは、(1) 20 世紀初頭の米国工場における電気モーター、(2) 1920 年から 1945 年にかけての米国鉄道のディーゼル電気機関車、(3) 過去 50 年間に米国で導入されたさまざまな新しい自動車の機能/技術、および 4) 過去数年間の中国における電動自転車の購入である。これらの類似車両を総合すると、ハイブリッド車と電気自動車が米国の乗用車ストックの 80% を占めるまでには少なくとも 30 年かかることが示唆される。[ 122 ]
EPAは、新型ガソリンハイブリッド小型車の合計市場シェアが、2022年モデルの10.2%から2023年モデルでは13.6%に達すると予想している。[ 123 ]
欧州委員会のプレスリリースによると、欧州議会、欧州理事会、欧州委員会は、2020年までに乗用車の平均CO2排出量を95g/kmに 削減することを目指す合意に達した。
発表によると、合意の主な詳細は次のとおりです。
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