電動化

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トヨタTHS vs ホンダi-MMD vs 日産e-POWER、電動化大バトル!

EV以外でも、車を走らせるため駆動用モーターと、そのためのバッテリーや制御装置を搭載した車の事を『電動化された車』と言います。つまりハイブリッドカーも含まれるわけですが、そこは初代トヨタ プリウス以来の日本の得意分野。主要メーカーで採用されているハイブリッドシステムを比較してみます。

普及率No.1のハイブリッドシステム、トヨタTHS

世界で初めて本格量販ハイブリッド乗用車を発売したトヨタ(高価で量販とまで言えないハイブリッド乗用車はそれ以前からあった)ですが、1997年に発売された初代プリウス以来、同社の電動化技術でキモとなっているのがTHS(トヨタ・ハイブリッド・システム)です。

スプリット式と呼ばれる、電気式無段変速機としての役割も持つエンジンとモーターの動力分割機構を備え、発電用と駆動用2つのモーターを持つ2モーター式なのが特徴。

低速ではモーター、それ以上の速度ではエンジン、さらに加速する時はエンジン+モーターとさまざまな動力源の組み合わせが可能で、発電用モーターを別に持つため、減速時のエネルギーを充電する回生ブレーキだけではなく、走行中にもエンジンの余力で発電を行えます。

走行中にドライバーが特に操作しなくとも、最適なモードで走行し続けるため複雑なコンピューター制御を行っており、そのための特許をトヨタが多数持っているため、他社が同じようなハイブリッドカーを発売しにくく、トヨタの独壇場という時期が長く続きました。

コストパフォーマンスに優れる決定版的なシステムとして2019年1月現在も多数の車種で広く使われている『リダクション機構付きTHS-II』のほか、2代目プリウスPHV(50系)では発電用モーターも駆動に使える『デュアルモータードライブ』も採用。

FR車向けには有段ギアを組み合わせた『マルチステージハイブリッドシステム』を採用するなど進化を続けており、EV(電気自動車)が本格的な普及期に入るまで数多く走り続けるであろう内燃機関(ガソリンエンジンやディーゼルエンジン)搭載車の燃費を劇的に低減させる電動化技術では、世界の最先端を走っています。

また、車種ラインナップも非常に豊富で、以下のように2019年1月現在、スポーツカーやダイハツからのOEM車以外ほぼ全車種で採用中です(特に記載ない限り全てリダクション機構つきTHS-II)。

コンパクトカー

  • ヴィッツハイブリッド
  • アクア
  • カローラアクシオ
  • カローラスポーツ

ステーションワゴン

  • カローラフィールダー
  • プリウスα

ミニバン

  • シエンタ
  • ノア/ヴォクシー/エスクァイア
  • アルファード/ヴェルファイア
  • エスティマ

SUV

  • ハリアー
  • C-HR

セダン

  • プリウス
  • プリウスPHV(プラグインハイブリッド/デュアルモータードライブ)
  • カムリ(新世代THS-II )
  • クラウン(マルチステージハイブリッドシステム)
  • センチュリー

業務用車

  • ジャパンタクシー(LPG仕様)
  • プロボックス/サクシード

また、トヨタ車以外にも日産やマツダ、スバルにシステムが供給され、マツダは『SKYACTIV-HYBRID』を名乗った独自改良版システムをアクセラに搭載しましたが、いずれもトヨタ車ほど燃費性能低減効果が見込めず販売は低迷しました。

単にシステムを組み込めばいいというものではなく、車種開発時点からトータルメリットを狙う必要があるシステムとしてまとめあげる能力でもトヨタの優位性が証明された形です。

今やEVのリーフと共に日産の屋台骨を背負うシリーズ式ハイブリッド『e-POWER』

2016年11月のマイナーチェンジでシステム搭載車が追加されるや、堅調な売れ行きで販売台数ランキング上位なものの、目立つ存在ではなかった日産のコンパクトカー『ノート』を一挙に大人気車種へ引き上げ、2018年の販売台数1位となった原動力が日産『e-POWER』システムです。

e-POWERの特徴は、ガソリンエンジンを搭載していながら発電用のみにしか使わず、駆動系につながっていない事。

エンジンで発電した電気を小容量のリチウムイオンバッテリーへ供給し、バッテリー残量が十分なならエンジンを止めてバッテリーからの電気のみで、そうでない場合は常時エンジンからバッテリーへ電気を供給しながら(あるいはバイパスして直接モーターへ供給しながら)モーターを回します。

走行は完全に駆動用モーターのみで行うため、回生ブレーキを除く電力供給源が外部からの充電かエンジンからかを除けばEVと全く同じ仕組みで走り、変速機も持たないため、アクセルペダルのみで加減速のほとんどを行うワンペダル走行など操作フィーリングはEVと同じ。

さらにEVと違ってエンジンがほぼ常時運転されているため、エンジンにまつわる騒音や振動が皆無ではありません(防音・防振は通常のエンジン車より配慮されていますが)。

それゆえ日産では『新しいEV』と表現していますが、EVの操作性とガソリンエンジン車の使い勝手の良さ(急速充電でも20~40分ほどかかるのと違い、給油は5~10分程度で終わる)を併せ持つため、不便さを解消しつつ走行特性の良さを受け継いだEVと言っても差し支えないほどです。

ただし、EVと同じ特性を持つという事は、低速トルクがほぼ静止状態から最大化するので頻繁な発進/停止を行う道路状況では有利な一方、搭載されたエンジンは電力需要に応じて回転数を上下させるのみで常時定速運転のため、高速巡航を行っても効率アップしないという一面も持ちます。

つまり通勤や短距離の買い物などシティコミューター的な用途では非常に高効率なのですが、高速巡航時の燃費低減効果はそれほどでもありません(というより、高速巡航ではむしろ効率的な回転を保ったエンジンで直接駆動した方がロスが少ない)。

日産ではe-POWER搭載車の公開スペックにまだJC08モード燃費を使っているので表面化していませんが、いずれ街中/郊外/高速巡航とモード別燃費が公開されるWLTCモードがカタログ記載されるようになれば、評価は変わる可能性があります(継続生産車も2020年9月から義務化)。

それまでは「EVに乗りたかったけど充電時間や充電環境、価格を考えれば踏み切れない」という人向けに、e-POWER搭載車の人気が続くのは確実です。 なお、2019年1月現在、e-POWER搭載車と、2022年までの5ヵ年計画で搭載が予想される車種は以下となります。

コンパクトカー

  • ノート
  • 次期キューブまたは後継車(予想)

ミニバン

  • セレナ

SUV

  • 次期エクストレイルまたは後継車(予想)
  • 次期ジュークまたは後継車(予想)

大型車(ティアナやエルグランドなど)や軽自動車(デイズなど)、FR車(スカイラインなど)用のe-POWERシステムは発表されていないため、他に可能性があるとすれば既存車ならマーチかシルフィ、あるいは全くの新型車があればというくらいです。

あくまでe-POWERはEVがそれ自体の性能アップや超急速充電インフラの整備、低価格化など『安定した普及期』までの過渡期を担うシステムのため、トヨタTHSや後述するホンダi-MMDのように、内燃機関のため継続的に発展するというシステムではありません。

発展するとしてその方向性は、バッテリーを外部充電可能な大容量化したうえで、エンジンは緊急時の補助発電用に特化したより小型のエンジンへ換装した、『レンジエクステンダーEV』となるでしょう。

シリーズ式ハイブリッドとレンジエクステンダーEVは、バッテリーやエンジンの大きさと出力、複雑な発電制御を要するかどうかの違いくらいで、メカニズム的には同じ線上にあるからです。

IMAやi-DCDの教訓から生まれたホンダ渾身の決定版システム『i-MMD』

初代トヨタ プリウスに続いて1999年に初代インサイトを発売、第2のハイブリッドカーメーカーとして名乗りを上げたホンダですが、初期に使われたシステム『IMA』はせいぜいマイルドハイブリッドに毛が生えたほどの能力しか持ちませんでした。

1モーター式で駆動と発電(回生)は同時にできない、エンジン直結でクラッチなど切断機構を持たないためアシスト時以外は抵抗になり、全気筒休止で空転させてもエンジンが抵抗となるためEV走行も困難と、極めて限定的なシステムだったのです。

それでもエンジンの負担軽減効果で燃費はかなり良くなりましたが、減速時以外は充電できずモーターアシスト可能時間も限られるのは致命的でした。

やがて小型車用はDCT(デュアルクラッチトランスミッション。セミオートマ)へクラッチで接続/切断が可能な1モーターを組み込んだ『i-DCD』や、レジェンドやNSXなど高性能4WD用には3モーター式『SPORT HYBRID SH-AWD』が開発されます。

しかしSH-AWDは高価な車種向けの贅沢なシステムであり、i-DCDは日本の気候にあまり向かない乾式単板クラッチ式DCTのトラブルが相次いだ事もあって、高級モデルを除きコンパクトカーから大型車まであらゆる車種へ対応可能な新型システム『i-MMD』を開発しました。

i-MMDは基本的にエンジンで発電してバッテリーに貯めた、あるいはバッテリーを通した電気でモーターを駆動し、バッテリー残量が十分な時はEV走行で、それ以外はエンジンで常時発電しながら走るというところまではe-POWERと変わりません。

しかし大きく異なるのはその先で、モーターでの走行では効率がかえって良くない高速巡航域では、エンジンを使って走ります。

つまりe-POWERでネガティブ要因となっている要素を極めて直接的な方法で解決しており、エンジンの助けを借りて、より重く大きい車や高速長距離走行メインの車にも搭載可能、かつ大きな車では外部充電可能な大容量バッテリーも搭載できるため、プラグインハイブリッド化も容易。

まさにいい事づくめで、2013年1月に北米でデビューした9代目アコードへi-MMDを搭載して以降、ようやくホンダもトヨタTHSへ匹敵するハイブリッドシステムを普及させるメドがつきました。

日産e-POWERと違って、駆動メカニズムはEVと全く同一というわけではないのでEVとの共用部分は多くないのですが、クラリティのようにFCV/EV/i-MMDを使ったPHEVと3種類のパワーユニットを持った車も登場しています。

今後は次期フィットシリーズへも採用を拡大し、i-DCDを更新していく見込みで、2019年1月現在のi-MMD搭載車と、今後搭載が予想される車種は以下です。

コンパクトカー

  • 次期フィット(予想)

セダン

  • 次期グレイス(予想)
  • インサイト
  • アコード
  • クラリティPHEV

ステーションワゴン

  • 次期シャトル(予想)

SUV

  • CR-V
  • 次期ヴェゼル(予想)

ミニバン

  • フリード(予想)
  • ステップワゴン
  • オデッセイ

上記以外にも、今後ホンダから登場する新車種には軽自動車を除きi-MMD搭載車が設定されるものと思われます。

i-DCDのようなトラブルはありませんし、THSよりもわかりやすく、e-POWERよりあらゆるシチュエーションで実用性が高いというイメージをうまく拡大していけば、電動化された自動車の中でもっともコストパフォーマンスの高いシステムとして記憶されるようになるかもしれません。