トヨタハイブリッド燃費テクニック編
トヨタハイブリッドシステム(THS、THSU)について(シリーズ・パラレル方式)
ハイブリッド車とひとくくりにまとめて言われがちですが、おおまかに3種類の方式があります。
それは、シリーズ方式、パラレル方式、シリーズ・パラレル方式です。
シリーズ方式
エンジンは発電だけを行って、作った電気を充電し、充電した電気でモーターを動かすのだそうです。
トランスミッションが無く、シンプルなハイブリッドシステムです
この発明の歴史は古く1900年ごろらしいです。
トランスミッションが無いので操作しやすいらしいです。
トヨタのコースターハイブリッドEV(1997年発売)で採用されているらしいですがプリウスの方式とは違います。
見た感じ完璧に見えるのですが、駆動をモーターだけに頼るのが問題なのか、現在ではあまり採用されてないそうです。
パラレル方式
←このタイプは少ないらしいです
←ホンダIMA方式はこっち
エンジンとモーターの両方で走行する方式で、基本はエンジン駆動です。
モーターとエンジンでは力の出し方が違うので、両方の長所を生かして、効率よく車軸を回すことにより燃費を改善するとともに
減速では捨てている減速エネルギーをモーターで回収して充電もできます。
見た感じは普通の自動車にモーターとインバーター、バッテリーが追加されたような方式です。
トヨタ以外の多くのハイブリッドカーは、この方式です。
シリーズ・パラレル方式
シリーズ方式とパラレル方式の両方の長所を生かした超豪華仕様です。
発進から低速はモーターのみで走行し、状況に応じて効率よくエンジンとモーターが動きます。
専用の発電機と動力分割機構がついていて、エンジンで発電するところはシリーズ方式と同じで、
さらにエンジンとモーターで駆動できたりするところはパラレル方式と同じです。
基本的にモーターが主役で、できるだけモーター駆動することによりエンジンをなるべく使わないようにして
燃費を良くします。
減速時にはモーターを発電機とすることにより、電気を回収したりもします。
プリウスはこの方式を採用していていますが、構造が複雑なためか、トヨタ以外は採用に懐疑的です。(日本カー・オブ・ザ・イヤー選考委員の著書より)
私が見た感じは、もうミラクル!としか言いようがないです。^^;
最初に構造を本で読んだときは理解に苦しみましたが、コスト度外視で開発に手間を惜しまなければ、
よくよく考えてみると燃費面では一番いいようにも見えます。
(走行距離が短ければ電動のみで走りきれます。つまり燃費 無限大km/l、10モードだけなら走りきれたりするかも)
エコか?と言われれば、トランスミッションの変わりに動力分割機構を置いているのはシンプルだと思います。
専用発電機を装備していますが、普通の自動車にも発電機は付いてるのでここは同じくらい?
パラレル方式と比べると専用発電機が付いてる分、つけただけの効果があるのかと言われれば、微妙!って感じです。
基本はモーター駆動なのでパラレル方式よりもモーターの出力もトルクも大きいものが付いています。
ついでにTHS(初代)からTHSU(2代)へ進化した時に、(訂正)バッテリーとインバーターの間に昇圧装置までついてるそうです。
かなり豪華な仕様なので、どうしてもコストと重量がかさむようですがカタログ燃費(10-15燃費)38.0km/lはすごいです。
システム的に見て、燃費測定モードを走りきれるだけバッテリー容量とモーター出力があれば、
カタログ上では無限大km/l(注1)という実用上あり得ないカタログ燃費を出すことも可能でしょう。(まさにミラクルというかマジックというか・・・)
パラレル方式で他社がいくら良いカタログ燃費をだしても簡単に逆転可能です。(高い車にはなりますが・・・)
(訂正)昇圧装置の位置をモーターとインバーターの間と書いていましたが、正しくはバッテリーとインバーターの間でした。
ここにお詫びと訂正をさせていただきます。
(注1)
バッテリー補正:国内JC08燃費測定では、バッテリーの充放電バランスもCO2としてカウントし、燃費に反映するそうです。
詳しくは→http://www.mlit.go.jp/jidosha/kijyun/saimokubetten/saibet_042_00.pdf
なのでバッテリーだけ大きくしてカタログ燃費を無限大Km/Lにするのは不可能な法規にかわったようです。
プラグインハイブリッドの測定方法も書いているので参考にしてみてください。
運転テクニック
まずこの構造から想像するに、あくまで電動!が前提なんだと思いました。
運転モードはECOモードです。(実際は他のモードを試したことがないのでなんとも言えませんがおそらくエンジン+モーターに
なりにくくなると推定しますので、発電ロスが減る)
エアコンA/Cの影響は電動コンプレッサー採用によりエンジン回転に依存しなくなったので影響は少ないと
思いますがOFF。(電動エアコンは2代目プリウスからだそうです。新型からと書いてましたがここにお詫びと訂正をいたします。)
温度は冬場なら低めに夏場なら高めに設定。春秋ならOFFでいくのもいいかもです。
おおざっぱに↓の2つのモードをバッテリーレベルが下がりすぎないよう、又、バッテリーレベルがあがりすぎないよう繰り返し、
最後に基本@でバッテリーを使いきるのが燃費記録を出す秘訣です。
基本@:EVのみ走行
基本Aエンジン駆動+充電
応用編
@発進から加速にかけては、あくまで電動のみで走りきるのがコツかと考えました。
アクセルをジワリと踏み込んでいきエンジンが掛ってしまったらすぐにアクセルを全部もどすとエンジンが切れるので再び踏み
なおします。(慣れるとEVだけで加速できるようになります)
(バッテリーレベルが低い場合に加速ではエンジン+充電で行くのが良いとされているサイトもあります。低エンジン回転で
高吸入空気圧にできるので理にかなってると思います)
車速はモーター加速できる最大限の加速度で等加速を維持するようにします。
Aバッテリーは回生余力や発電余力を残すために、できるだけ放電側にコントロールした方が、回生&発電の取りこぼしが
減るので、バッテリーはできるだけ減らすようにするのがコツだと思います。(特に長い高速走行や登りでは、どうしても充電しに
行くので、その前までにバッテリーは使いきるのがロスの無い走行法のコツです。)
Bエンジンの使い方ですが、エンジンは出力が必要になったら始動し、効率のよい低回転&高吸入空気圧
を維持するようにしたいですが、タコメーターが無いので、音を頼りにコントロールします。
ここではエンジン始動したからには、エンジン駆動+充電を維持するようにします。(エンジン駆動+充電or放電+モーター駆動
はエンジン出力の一部を電力に一旦変換してから駆動力にするので、発電ロスを自分からしにいくだけなので、
しないようにします)
登りではどうしてもエンジンが無いと登っていかないので、エンジン始動するのですが、登りながらもEVできる機会が
あればアクセルを離して踏みなおしたら、すぐEV走行できます。
高速道路では下りで80km/h以下ならEVできるチャンスなので積極的にEV駆動します。
高速登りはできるだけエンジン駆動+充電モードを維持します。(モーター駆動される直前くらい踏み込む)
車速と瞬間燃費を見ながら、状況に合わせた効率の良いコントロールが必要です。
C巡航速度は遅いほど長くEV走行できるので、可能なかぎり遅めの速度を選択します。放電しきったら勝手に充電しにエンジン
始動するので始動したらエンジン駆動+充電を維持します。(とにかくエンジン始動したら+モーターになる直前まで負荷は高い
ほどポンピングロスが低いので効率よく走行駆動力と充電電力にできます)
エンジン始動すると負荷が高いほうが有利ということは、加速気味になるので制限速度に注意しましょう。
D燃料カットというモードが無いので、ガソリンエンジン車で燃料カットする場面では、モーター回生かEV駆動します。
E減速はかなりゆるやかに落としていくとかなり低速までモーター回生して、おもむろにモーター駆動(クリープ)に行くので
クリープモードになる直前でニュートラルにすると電気を使わず停止できます。
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