解決策
1990年代初頭、トヨタは同等の従来型車のおよそ半分の燃料しか使わない車という目標を掲げた。エンジンだけを小型化すれば車は非力になり、完全な電気自動車化はバッテリーが妨げとなった。答えはハイブリッドだった。小型のアトキンソンサイクルガソリンエンジンに永久磁石式電動モーターを組み合わせ、動力分割装置を介して統合した。
動力分割により、エンジンはほぼ一定の負荷で運転し続け、電動モーターが加速のピークを担い、制動時や減速時に充電する。エンジンは車輪の要求に直接追従する必要がないため、空燃比は安定し、効率は高く保たれる。また、車が停止しているときにはエンジンが自動的に停止する。
プリウスが1997年12月10日に日本で発売されたとき、トヨタはこのシステムが28km/L(10・15モード)を達成し、これは従来のガソリン車の燃費のほぼ2倍であり、CO、HC、NOxの排出を当時の規制値の約10分の1に削減したと述べた。
達成したこと
エンジンを効率良く保ち、モーターに隙間を埋めさせる
うまくいった理由
動力分割により、エンジンは車輪の速度のあらゆる変化を追いかけるのではなく、最も効率の良い運転領域に保たれる。
回生制動は、従来車が熱として消費するエネルギーを回収し、減速を節約された燃料に変える。
停止時のエンジン停止は、ドライバーの操作なしに最大のアイドリング浪費を取り除く。
部品の微調整ではなくシステムの変更だったため、一度の飛躍でおよそ2倍の効率を実現した。
応用できること
二つの技術にそれぞれ最適な領域があるとき、勝ち筋はしばしば、それぞれが最も得意なことを行えるようにする精密なインターフェースであり、勝者総取りの選択ではない。
その後
プリウスは初の量産ハイブリッド乗用車となり、業界全体のハイブリッド駆動系のひな型となった。後のハイブリッドシナジードライブは動力分割アーキテクチャを洗練させた。トヨタは世界中で数千万台のハイブリッド車を販売しており、動力分割の概念は同社のハイブリッド車ラインナップの中核であり続けている。
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出典
- Toyota Launches the Revolutionary PRIUS Hybrid Passenger Vehicle Toyota Motor Corporation · global.toyota ·
- A Hybrid Energy Storage System for a Coaxial Power-Split Hybrid Powertrain IntechOpen (Hybrid Electric Vehicles) · intechopen.com ·