ハイブリッド車は電動モーターを活用してエンジンの燃費を大幅に向上させる車で、国内市場で大人気の車種です。
電動モーターを使うには電気が不可欠ですが、その電気はどこから生まれているのか、充電などはいるのかどうか、など知らないことも多いですよね。
今回はそんなハイブリッド車の電源についてご説明します。
ハイブリッド車の充電の必要性
ハイブリッド車は従来の内燃機関搭載の車を発展させた車種の一つで、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンは搭載しつつ、さらに電動モーターを動力源として追加した車種です。
ハイブリッドカーとは？メリット6つとデメリット/問題点11つ特徴をわかりやすく解説！ハイブリッド車の目的は車の燃費を大幅に向上させることにあり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの効率が悪い領域を電動モーターで補うシステムです。
エンジンは一般的に低回転域での効率が悪く燃費を悪化させる原因となるのですが、ハイブリッド車はそこをモーターで走行することでエンジンを停止させることができます。
どれだけモーターだけで走行できるかはハイブリッドシステム専用の駆動用バッテリーかかっており、バッテリーの充電方法やその容量が問題となります。
ハイブリッド車は充電できる？
ハイブリッド車の駆動用バッテリーは従来の車に使われていた鉛電池ではなく、スマホやパソコンなどで使われるリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が使われています。
スマホなどを使っていれば分かる通りこれらのバッテリーは何回も充電しながら使うものですが、ハイブリッド車の場合はどうなのでしょうか。
ハイブリッド車はここ20年ほどで急激に成長したカテゴリーの車なのですが、ハイブリッド車が登場した当時は車への充電設備というものが全く整っておらず、ハイブリッド車に充電するということがそもそも不可能でした。
そのためハイブリッド車は基本的に外部からの充電は不要なシステムとなっており、あくまで内燃機関のエンジンがその動力源となっています。
内燃機関の種類と仕組み/構造！外燃機関との違い4つと類似点4つ！将来性あり？！簡単に言ってしまえばエンジンでガソリンや軽油を燃焼させたエネルギーの一部で駆動用バッテリーも充電していることになります。
充電も結局エンジンが元になっているなら燃費改善なんてできないだろう、と思われるかもしれませんが、実は自動車のエンジンというのはその燃焼エネルギーのすべてを車の走行には使えておらず、実際にはさまざまな損失があります。
損失はエンジン内部の抵抗や熱による損失などさまざまありますが、この損失は結果的に燃料を無駄に消費していることと同じなので、車の燃費を上昇させるためには損失はできるだけ減らしたいものです。
従来の車でもエンジン本体や駆動系などさまざまな箇所で損失低減は行われてきましたが、燃費に対する効果は小さなものの積み重ねでした。
そこでハイブリッド車はその損失の一部を電気エネルギーとして積極的に回収するシステムを搭載し、燃焼エネルギーを電気エネルギーへ変換することが出来ます。
そしてその電気エネルギーをモーターでの走行に回すことで、ある領域だけでもエンジンを停止させ燃料消費をなくすることが可能となります。
この効果により車全体として燃料消費を抑え、さらに損失も抑えることで大きく燃費が向上しました。
ハイブリッド車はトヨタが発売したプリウスから始まりましたが、初代プリウスでも当時のガソリンエンジン車の倍近い31km/Lというカタログ燃費を記録しており、ハイブリッドシステムによる効果は確かなものです。
また最新型のプリウスでは40.8km/Lという燃費を達成していて、ハイブリッドシステムは年々進化しています。
プリウスの燃費は悪い？街乗りや高速の実燃費は？改善し向上させる方法まで解説！さらに近年は「プラグインハイブリッドカー」という新世代のハイブリッドシステムも登場しており、この車種ではついにバッテリーに直接充電が可能となりました。
プラグインハイブリッドカーについては後ほど詳しくご説明します。
駆動用バッテリーの充電方法
さて通常のハイブリッド車がどのように駆動用バッテリーを充電しているかというと、主に「回生ブレーキ」というシステムによって減速時の損失を電気エネルギーとして回収しています。
自動車が減速するときには主にブレーキを使いますが、このブレーキは摩擦ブレーキといってブレーキパッドとブレーキシューによる摩擦抵抗でタイヤの回転を止めるものです。
この時スピードが落ちているのは車の走行エネルギーを摩擦抵抗によって熱エネルギーに変換しているためで、ブレーキからは減速時にはかなりの熱が放出されています。
ですがこの熱は結局エンジンが生み出した燃焼エネルギーを車の外に捨てていることと同じで、燃費に対しては大きな損失となっています。
そこでハイブリッド車では搭載しているモーターを減速時に逆回転することで、モーターを発電機として使用します。
モーターは発電時には大きな抵抗を持っており、この抵抗をブレーキ代わりに使うことで車のスピードを減速させることが可能となります。
そして発電された電気は駆動用バッテリーに充電されハイブリッドシステムに使われるのですが、この充電システムのことを「回生ブレーキ」と呼んでいます。
回生ブレーキだけで車を停止状態にすることも不可能ではありませんが、完全停止までには時間がかかるため、基本的には通常の摩擦ブレーキも併用します。
ですが回生ブレーキで充電している分はエンジンで発生したエネルギーを無駄にすることなく回収出来ているので、従来の車よりエネルギー効率がよく燃費改善効果が大きくなるのです
そして電気をモーター走行で使うことによってエンジンを停止させることでも燃費が改善できるので、ハイブリッド車にとって回生ブレーキはシステムの中核を成すといっても過言ではありません。
なおハイブリッド車の仕組み・構造については以下の記事でも取り上げているので、興味のある方はこちらもあわせて参考にしてみてください。
ハイブリッド車の仕組み/構造を簡単にわかりやすく解説！言葉の意味が重要？！ハイブリッド車のバッテリーの大きさ
ハイブリッド車と一口にいっても、かなり燃費の良い車種からそこまででもない車種までいろいろな種類があります。
この違いを生んでいるのは主に駆動用バッテリーの大きさが関係しており、バッテリーが大型な車種ほど基本的には燃費も良くなります。
回生ブレーキによるバッテリーへの充電はかなり高い充電性能を持っていますが、その充電できる量には上限があり当然ながらバッテリーの最大容量までしか充電できません。
そして燃費を大きく改善させるモーター走行も走行可能距離はバッテリー容量に比例しており、バッテリーが小さければそれだけエンジンをかける頻度は増加します。
そのためプリウスなど燃費を重視する車種のバッテリーはモデルチェンジごとにどんどん大型化しており、バッテリー容量で燃費が決まるといっても過言ではありません。
ですが駆動用バッテリーは部品コストが高く、容量を大きくするとその分コストが増加します。
いくらバッテリーを大型化させて燃費を良くしても、車自体の購入費用が高ければ燃料代分の経済性はすぐに吹き飛んでしまいます。
そのためハイブリッド車は各社でバッテリー容量と販売価格のバランスを考慮して設計されており、ある程度販売価格をあげても燃費を大幅に向上させる車種もあれば、燃費改善効果は限定的でも価格を抑えて車種展開を増やすメーカーもあります。
なおトヨタは燃費の良いハイブリッド車を多数ラインナップするメーカーですが、他社に比べてバッテリーは大型ですが価格は結構控えめです。
これにはトヨタの販売台数の多さが関係しており、台数が多いほどスケールメリットによって一つ一つの部品のコストを抑えることが出来、結果的に車両価格も下げることができています。
もしハイブリッド車を買おうと考えているなら、あわせて正しい値引き交渉のやり方も覚えておくといいですよ。
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ハイブリッド車はトヨタが初めて量産化に成功してから一気に世界中に広がり、様々なシステムで従来の車を大幅に燃費を改善した車種が多く登場してきました。
ですが燃費改善効果としてはプリウスの持つ40.8km/Lという数値が現在の上限となっており、それ以上の大幅な改善は難しいとされています。
そこで次世代のハイブリッド車として開発されたのが、外部からバッテリーを充電できる「プラグインハイブリッドカー」という車種です。
プラグインハイブリッドカーの特徴
従来のハイブリッド車のシステムでも燃費はかなり改善したのですが、結局はエンジンで燃料を消費して充電していたことにはかわりありません。
そこでプラグインハイブリッドカーはハイブリッド用の駆動バッテリーを外部から直接充電できるようになっており、エンジンで燃料を消費しなくてもバッテリーが充電できます。
そして駆動用バッテリーは従来のハイブリッド車より大幅に大型化されており、モーターのみでの走行が50km〜70kmも可能となっているのが特徴です。
従来のハイブリッド車はモーターでの走行はせいぜい数kmしかできず、それ以降はエンジンを併用したハイブリッド走行になります。
しかしプラグインハイブリッドカーはかなりの距離をモーターだけで走行できるので、その間は完全にエンジンが停止して燃料を大幅に節約できます。
うまく充電を繰り返しながら走行すればほぼ燃料を使用せずに走行することも可能となります。
実はこの特徴はEV(電気自動車)と全く同じなのですが、現在EVはバッテリー容量と充電時間の長さによって航続距離に不安を持っており長距離走行には向きません。
ですがプラグインハイブリッドカーはエンジンを使ったハイブリッド走行も可能なので、バッテリーの充電が無くなってきてもエンジン走行すれば走行不能にはなりません。そのため非常に安定感のある電気自動車という側面もあるのです。
将来的にはバッテリーの技術改善やコスト低減によってEVが自動車の中核となる見込みですが、それまでの間を埋める存在としてプラグインハイブリッドカーが現在注目されています。
なおプラグインハイブリッドの基本的なことについては以下の記事でも取り上げているので、興味のある方はこちらもあわせて参考にしてみてください。
プラグインハイブリッド(PHEV)とは？EV,PHV,HVとの違いからメリット/デメリットまで解説！プラグインハイブリッドカーの充電
プラグインハイブリッドカーの外部からの充電は、基本的に家庭用電源があれば可能となっています。
プラグインハイブリッドカーの基本的な使い方は、家庭で充電を行って近距離は電気自動車として走行し、長距離ではエンジンを稼働させてハイブリッドカーとして使用する形です。
プラグインハイブリッドカーには外部から充電する充電ポートが装着されており、そこに100Vや200Vのコンセントを装着することで充電が出来ます。
100Vでは10時間以上かかる場合が多いですが、200Vでは数時間で充電が完了するので実用上は200Vが推奨されています。
また急速充電器という電気自動車専用の充電器も使用できる車種があり、これを使えばわずか20分〜30分という短い時間で充電が完了します。
急速充電器は導入コストが非常に高く家庭用とはいえませんが、公共施設や商業施設、高速道路のSA、PAなどに設置されていて主に外出中の充電に使うものです。
これらの充電設備を最大限活用してモーター走行を続けるのがプラグインハイブリッドカーの最良の使い方で、燃費を最も伸ばす乗り方です。
また万が一充電が切れてもガソリンがある限りは走行できるので、不安も少なくストレスなく使える自動車になっています。
一方でハイブリッドカー以上の大型バッテリーを搭載しますのでコストが高く、プラグインハイブリッドカーのほうが価格が高くなっています。
なおプラグインハイブリッドカーの充電については以下の記事でも取り上げているので、興味のある方はこちらもあわせて参考にしてみてください。
PHEV/PHVの充電方法！料金は無料？充電時間や場所/スポットの詳細も解説！プラグインハイブリッドカーの経済性
プラグインハイブリッドカーはモーター走行によって燃費を大幅によくできる特徴を持っていますが、これはエンジンに使う燃料代より電気代のほうが安いことによる経済性もメリットのひとつです。
家庭に送られている電気はさまざまな方法で発電されていますが、火力や水力、原子力などの方法で作られています。
火力発電では石油を使った発電も行われていますが、一般的に自動車などの小型エンジンで作られるより大規模な設備で作られる方が効率的であり、ハイブリッド車による発電より高い効率を持ちます。
そのため燃料の節約効果もプラグインハイブリッドカーのほうが高く、環境への影響は少なくなります。
またプラグインハイブリッドカーで走行中にかかる電気代は同じ距離を走った場合の燃料代の半分ぐらいで済むので、維持費や燃料による経済性は高くなります。
車両価格はプラグインハイブリッドカーのほうが高いものの、こういった面での経済性である程度カバーができるのです。
なおプラグインハイブリッドカーの経済性については以下の記事でも取り上げているので、興味のある方はこちらもあわせて参考にしてみてください。
PHEV/PHVの燃費/実燃費は悪い？電気代も含めて計算して比較！充電できるハイブリッド車はまだ早く、普通のハイブリッド車なら買い
現在日本を始めとして世界中で普及しているのは従来型のハイブリッド車で、プラグインハイブリッドカーはまだ普及が始まった段階といえます。
従来型のハイブリッド車はその使用感覚がガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車と全く変わらず、外部からもガソリンを補給するだけという点が楽ではあります。
また車両価格もエンジン車よりは高額であるものの、燃費とコストのバランスを考慮して性能を決めることができ、各メーカーごとに特徴のあるハイブリッド車が登場しています。
そのため購入者にとって従来型のハイブリッド車は選択肢が非常に広く、価格と燃費を考慮して選べるのが利点でしょう。
一方プラグインハイブリッドカーは非常に高い燃費性能と充電によって電気自動車として活用できる点がメリットであり、燃料代に関する経済性を考慮するならプラグインハイブリッドカーのほうが有利となります。
ですが現在ではプラグインハイブリッドカーはまだ価格が高く、購入するには少しハードルが高いといえるでしょう。
またプラグインハイブリッドカーは車種が年々増加しているとはいえまだまだ種類は少なく、国産メーカーに至ってはわずか3車種しかありません。
今後プラグインハイブリッドカーはどんどん発展していくカテゴリーとなりますので、年々購入しやすい車種は増えてくるでしょう。
なおプラグインハイブリッドカーについては以下の記事でも取り上げているので、興味のある方はこちらもあわせて参考にしてみてください。
プラグインハイブリッド(PHEV)の車種一覧とおすすめ！2019年今後の予定の車種も紹介！PHEV/PHVのSUVの全車種まとめ！価格から特徴まで解説！たった1分で車を60万円値引きできる裏技
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