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ハイブリッドとPHV、EV、燃料電池車の違いって?環境対応車(エコカー)を整理しよう

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日本で環境対応の車と言えば、プリウス、アクアをはじめとするハイブリッド車が主流となっています。

しかし、欧州ではPHV(プラグインハイブリッド)のほうが、HV(ハイブリッド)よりも優勢です。

一方、EV(電気自動車)やFCV(燃料電池車)は、次世代の自動車の動力として注目されていますが、HV、PHV、EV、FCVの違いを正しく説明できる人は少ないのではないでしょうか。

今回は、これらの環境対応車がどのようなものであるかを解説したいと思います。

■エンジンとモーター、二つの動力があるのがHV

HV(ハイブリッド)とは、動力源が2つある車のことを言います。

日本でハイブリッドと呼ばれるものは、主に内燃機関であるエンジンと、電気を利用するモーターの2つの動力を持っています。

ハイブリッドシステムの種類はエンジンとモーターの役割に応じて次のように分類することができます。

・シリーズハイブリッド

シリーズハイブリッドは、エンジンを発電用途にのみ利用し、駆動力はモーターのみでエンジンを利用しない方式のハイブリッドシステムです。

動力がモーターのみなので、トランスミッションを搭載する必要がありません。

しかし、電気自動車と内燃機関自動車の両方の仕組みを搭載する必要があり、動力部分が大型化するのがデメリットとなります。

シリーズハイブリッドは、エンジンを動力源として使わない(充電のために限定している)ことから、EV(電気自動車)に分類されることもあります。

この方式は大型のワゴン車やバスなどで採用されることが多く、乗用車でシリーズハイブリッドを採用する車はあまりみかけません。

あえていえば、三菱アウトランダーPHEVや、BMWi3のレンジエクステンダーは、発電のみにエンジンを利用しているため、シリーズハイブリッドと言えなくもありません。

・パラレルハイブリッド

パラレルハイブリッドは、モーターとエンジンが同一上の出力軸にあり、モーターとエンジンを片方または両方で利用することができるシステムです。

基本的にはエンジンが動力の主たる役割を担い、発進するときや急加速などの力が必要な場合にモーターがパワーをアシストし、モーターアシストが必要ない場合には充電を行うというパターンが多いようです。

この方式は、モーターが1台でもハイブリッドシステムを構築できることがメリットです。

しかし、モーター走行中は発電ができないことと、エンジンが主であるためにトランスミッションを搭載する必要がある面がデメリットです。

しかし、このトランスミッションが必要であることを逆手に取り、ホンダ・CR-ZはMTでハイブリッドを実現しています。

そういう面においては、メリットと言えるかもしれません。

このパラレルハイブリッド方式は、ホンダや日産のハイブリッド車で主に採用されています。

ホンダは、1モーター式だけでなく、2モーター、3モーターのパラレルハイブリッドを用意しています。

・シリーズパラレル(スプリット)ハイブリッド

シリーズパラレルハイブリッドはスプリットとも呼ばれ、プラネタリーギア(遊星ギア)を利用した動力配分システムによって、エンジンの動力を駆動にまわしたり、発電にまわしたり、自由に配分することが可能です。

このシステムでは、プラネタリーギアによって、パラレルハイブリッドで必要であったトランスミッションを排除することが可能になります。

しかし、このシステムの欠点は、エンジンとモーターを切り離すことができないため、制御が難しく、燃費を重視すると出力を上げられない弱点があります。

そして、この方式はトヨタが特許を持っているために、他のメーカーがほとんど採用できていませんでしたが、2016年から特許が切れ始め、このシリーズパラレルシステムを採用するメーカーが増えることが予測されます。

このシステムはトヨタ・プリウス、アクアといったハイブリッド専用モデルの他にも、トヨタとレクサスの幅広い車種でこの方式が利用されています。

実は、マツダのアクセラに採用されている「SKYACTIV-HYBRID」も実は、トヨタのハイブリッドシステムを使用しています。

そのため、アクセラのハイブリッドモデルはトヨタのハイブリッドシステムの影響を受けハイブリッドのみ、オルガン式のアクセルペダルから吊り下げ式のペダルに変更されています。

■PHVは充電できるハイブリッド

PHV(プラグインハイブリッド)は、プラグインという名称のとおり、充電することができるハイブリッド車です。

つまり、PHVは電気自動車のようにハイブリッドシステムのバッテリーを家庭用のコンセントや電気自動車用の充電施設から充電できるわけです。

PHVは通常、HVよりも大型のバッテリーを搭載して、モーターのみで走行できる航続距離を増やし、航続距離は40km?50km、時速100km程度まではモーターのみで走行可能なEVとして利用することが可能です。

つまり、毎晩自宅で充電しておけば、毎日の近距離の通勤や、買い物程度の利用は完全にバッテリーとモーターのみで走行することができるのです。

その意味では、PHVはゼロエミッションを達成していると言えます。

欧州では、このゼロエミッションということが重視されていますので、エンジンを常に利用することが前提のHVよりも、PHVを積極的に採用されることが多くなっています。

PHVは、三菱アウトランダーPHEVのほかに、トヨタプリウスも実はPHVを採用したプリウスPHVを3代目モデルから販売していますし、フォルクスワーゲンのゴルフGTE、パサートGTE、アウディのAudi A3 Sportback e-tron、ポルシェカイエン、パナメーラのハイブリッド、BMW 330e、225xeもPHVです。

■EVは航続距離が重要

EV(電気自動車)は、バッテリーとモーターを使って車の動力にするもので、EV専用車としては、テスラ・モデルSや日産リーフ、BMW i3などが有名です。

EVは、モーターの特性のためにトランスミッションを必要とせず(トランスミッションを搭載する場合もあります)モーターとバッテリーというシンプルな構造のために、エンジンを搭載した自動車よりも機構を単純化する事ができます。

そして、EVのメリットはなんといってもゼロエミッションであることです。

地球環境を考えるのであれば、ハイブリッドよりもEVが優秀です。

しかし、EVは、バッテリーの充電に時間がかかることがデメリットとなります。

ガソリンであれば10分もあれば給油完了しますが、バッテリーの場合は急速充電でも30分以上、多い場合は2時間もの時間が必要となります。

加えて、これはバッテリーの性能に依存しますが、1回の充電で走行できる距離がガソリンエンジン車と比べると、それほど長くないこともデメリットです。

現在のEVの航続距離は公称値で日産リーフが280km、BMW i3で390kmとなっています。

一見十分そうですが、もし目的地で充電スポットが見つからず、無充電で往復することを考えると、遠出をするのには少し不安かもしれません。

充電スポットも最近では増えてきましたが、その件数はさすがにガソリンスタンド程ではありません。

出かけたは良いが、出先で充電スポットが見つからないことも十分考えられます。

そう考えると航続距離が短いことはやはりリスクとなります。

テスラは例外的に500kmの航続距離をうたっていますが、EVの普及には充電速度の向上と、充電スポットの充実、航続距離の改善が必要です。

■水素から電気を取り出すFCV

FCV(燃料電池車)は、簡単に言えばEVのバッテリーの代わりに水素を貯めたタンクを車に搭載して、水素から電気を取り出し、モーターを駆動する仕組みのことを言います。

FCVは長らく研究が続けられ、試作車としては作成されていましたが、とうとう実用化され、トヨタのミライ(MIRAI)とホンダのクラリティ フューエルセルが発売されています。

FCVもEVと同様にゼロエミッションで、水素から電力を取り出したあとに残るのは純粋な水だけという点、EVと比べると航続距離が長く、水素の補給の時間も短時間で済む事がメリットです。

このメリットに目を付けたアメリカ軍が、アメリカのFCVの軍用車を開発しているとのことです。

FCVから排出された水を飲み水に転用するというのですからすごい発想ですね。

デメリットは、水素を補給するための水素ステーションの整備がまだまだこれからであること、水素を貯めておくための燃料電池が高額なため、車両の価格がまだまだ高価だという点です。

■今後の主役はEVかFCVかそれとも?

このように自動車は、エンジンからハイブリッドを経て、電気自動車や燃料電池車に切り替わっていく過渡期にあると筆者は考えています。

今後、バッテリーが進化してEVが主流になるのか、それともFCVが主流になるのか、はたまたエンジンのさらなる技術革新によって、まだまだエンジンの時代が続くのか。

新しい技術によって自動車にどんな変革がもたらされるのか楽しみです。

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