馬弓 良輔
寄稿記事(上級者向け)
カルモマガジン編集長
馬弓 良輔まゆみよしすけ

プラグイン?e-POWER?「ハイブリッド車」ってナニ?

プラグイン? e-POWER? 「ハイブリッド車」ってナニ?

1997年に登場した初代トヨタプリウスで幕を開けたハイブリッド車(HV)の時代。エンジンとモーターを組み合わせることで、燃費を中心とした走行性能を改善するハイブリッドの存在感は、環境性能の強化が叫ばれる昨今、ますます高まっています。今回はそのハイブリッドのしくみやメリット・デメリットについて詳しく、わかりやすく説明しましょう。

エンジンとモーターを組み合わせたハイブリッド

エンジンとモーターを組み合わせたハイブリッド1

エンジンとモーターなど複数の動力源を持つ自動車をハイブリッド車と呼びます。ハイブリッドにする理由を極めてシンプルに表現すると、エンジンの弱点をモーターで穴埋めすることにあります。

エンジンはパワーの出せる回転域、上限が限られています。実用的なトルクが出せるのは毎分1,500回転から6,000回転くらいまで、回転上限もレース用エンジンなどを除けば、ぜいぜい7,000回転までです。この限られたパワーゾーンを使うために自動車用のエンジンはトランスミッション(変速機)を併用しています。AT、MT、CVTと変速機にもいろいろありますが、目的は同じです。

エンジンとモーターを組み合わせたハイブリッド2

多くのハイブリッド車は、エンジンにとって苦手なアイドリングから1,500回転くらいまでの低回転域、特に発進時のエンジンをサポートするためにモーターを使います。そして減速時にモーターを発電ブレーキとしてバッテリーに電力を貯め、それを使うことで燃費の改善を図っているのです。

大きく分けて3種類のフルハイブリッドがあり、さらにプラグインハイブリッドとマイルドハイブリッドがある

大きく分けて3種類のフルハイブリッドがあり、さらにプラグインハイブリッドとマイルドハイブリッドがある1

現在、自動車に使われているハイブリッドシステムは、概念としてはエンジンとモーターがつながったパラレル(並列)式と、エンジンは発電用で駆動はモーターが担うシリーズ(直列)式に大別されますが、実は最も普及しているトヨタのハイブリッドはどちらと言い切れない独創的なタイプです。

大きく分けて3種類のフルハイブリッドがあり、さらにプラグインハイブリッドとマイルドハイブリッドがある2

今回はそのような概念的な分類ではなく、トヨタが誇る「THS」、ホンダ、日産、三菱が採用する「モーター主役型」、ホンダ、日産、スズキが採用する「1モーター型」、そしてスズキを中心に各社が採用する「マイルドハイブリッド」の4種類に分類し、さらに「プラグインハイブリッド(PHV)」も交えて、それぞれの実際的な違いを説明していきましょう

初代トヨタプリウスの衝撃的なデビュー

初代トヨタプリウスの衝撃的なデビュー1

まずは独創的なTHS(トヨタハイブリッドシステム)によって、今日のハイブリッド時代を切り開いたトヨタです。それは1997年12月に発売された初代プリウスから始まりました。

初代トヨタプリウスの衝撃的なデビュー2

1995年東京モーターショーで発表されたプリウスコンセプトが予告だった

「21世紀に間に合いました」という印象的なキャッチコピーとともに登場した初代プリウスは大きな話題を呼びましたが、未来感を強調した(しすぎた)風変わりなセダンスタイルや価格の高さ、信頼性への不安などで、販売的に成功したモデルとは言い難いものでした(「21世紀へGO」の語呂合わせといわれた215万円という価格は、その内容を考慮するとバーゲンプライスといってもいいものでしたが)。

初代トヨタプリウスの衝撃的なデビュー3

実際、初期のモデルはバッテリーの寿命問題などを抱え、また走行性能もコンパクトカーよりも劣るなど、実用車として実力不足だったのは確かです。しかし基本的な構造は現在のTHSIIと同じで、極めて先進的かつ独創的なメカニズムを採用していました。そして28km/L(10・15モード)という燃費は当時としては驚異的な数値であり、ハイブリッドカー=エコカーという認知を多くの人に広めた点ではその役割を十分果たしたといえるでしょう。

ガソリン価格高騰と環境意識の高まり、時代がプリウスに追いついた

ガソリン価格高騰と環境意識の高まり、時代がプリウスに追いついた1

プリウス、そしてハイブリッド車の飛躍が始まったのは2003年に発売された2代目プリウス、それも発売から数年後のことでした。2代目プリウスは現在のプリウスにも受け継がれている、運転席の後ろを全高の頂点とする「トライアングル・シルエット」のハッチバックとなり、10・15モード燃費も31.5km/Lに引き上げられるなど商品力が大きく向上しました。

ガソリン価格高騰と環境意識の高まり、時代がプリウスに追いついた2

初代に比べれば販売開始時点から販売台数は多かったものの、2005年頃からのガソリン価格の高騰、環境意識の高まりなどが追い風となり、モデル末期に向け2代目プリウスの販売台数は右肩上がりに増加していきます。ハリウッドの映画スターがショーやパーティーにプリウスで乗りつける様子が報じられ、ハイブリッド(=当時はほぼプリウス)は「意識の高い人」が乗る車というイメージが出来上がったのです。

ハイブリッド人気を不動のものとした3代目プリウスとアクア

ハイブリッド人気を不動のものとした3代目プリウスとアクア1

そして、プリウスとハイブリッド車の地位を決定的にしたのが2009年に発売された3代目でしょう。この年の初めにはホンダから200万円を下回る価格で2代目のインサイトが発売され、ハイブリッド戦争と呼ばれるほど2代目インサイトと3代目プリウスへの注目は高まりました。3代目プリウスは2代目の倍となる世界約80ヵ国にも輸出され、さらに2011年には弟分のアクアも誕生したことで、ハイブリッドカーは一気に販売台数を伸ばしていったのです。

ハイブリッド人気を不動のものとした3代目プリウスとアクア2

2017年にハイブリッド車の累計販売台数1000万台を達成した時の資料。右肩あがりで販売台数が増加していることがわかる(資料:トヨタ

トヨタはプリウスやアクアなどのハイブリッド専用モデルだけではなく、ミニバンやSUVなどさまざまなボディタイプの既存モデルにもハイブリッド展開を進めました。いまや国内販売台数の半分近くがハイブリッド車となり、初代プリウス発売から約20年後の2017年1月には累計販売台数1,000万台を達成しています。

今も最先端をゆく独創的なTHS

今も最先端をゆく独創的なTHS1

冒頭でも触れましたが、THSと呼ぶトヨタのハイブリッドはエンジンとモーターの出力を上手に振り分ける独自のメカニズムを持っています。特に、遊星ギアを使ってエンジンの出力を発電と走行に振り分けていること、発電用のモーターと走行用のモーターの2つを持つこと、それらを複雑に制御していること、そしてそのメカニズムの多くが特許で守られていることなどで、他のメーカーの追従を許しませんでした(特許については他のメーカーにも提供しており日産やマツダなどに採用事例があります。さらに2019年9月にはハイブリッドや燃料電池などの車両電動化技術に関する特許約23,740件の実施権を2030年末まで無償提供することを発表しました)。

今も最先端をゆく独創的なTHS2

THSIIに進化したトヨタのハイブリッドシステムは、いまだに他メーカーの最新ハイブリッドに比べても燃費性能は引けを取りません。当初はダイレクト感に欠けると批判されたドライビングフィールも、特に最新世代のモデルでは相当に改善されており、もはやルーズさはほとんど感じません。

相変わらず高い価格がTHSのネック

欠点は、いまだにガソリン車に比べて価格が高いことでしょう。同一のグレードで燃費の差がノア/ヴォクシーはJC08モードで7.8km/L、RAV4はWLTCモードで6.2km/Lですが、ノアやヴォクシーで約50万円、最新のRAV4では約60万円、ハイブリッドモデルのほうが高くなっています。また4WDにするためには後輪用のモーターを追加する必要があり、そのため専用モデルでない場合、4WDの設定がない車種が結構あることには注意が必要です。

安くてほどほど、ホンダの「1モーター」

安くてほどほど、ホンダの「1モーター」1

プリウス、トヨタが牽引してきたハイブリッド車ですが、現在は多くのメーカーからハイブリッド車が発売されています。その筆頭がホンダです。ホンダは1999年に初代インサイトを発表し、その後もシビックハイブリッドや2代目インサイトを発売するなど、トヨタに次いでハイブリッドに熱心に取り組んできました。

安くてほどほど、ホンダの「1モーター」2

当初は「IMAシステム」と呼ぶ、エンジンとモーターが直結したパラレル式1モータ方式だったこともあり、トヨタの2モーター式のハイブリッドには燃費性能も販売台数も大きく差をつけられていました。

燃費は向上したものの価格も上昇したホンダ「1モーター」

燃費は向上したものの価格も上昇したホンダ「1モーター」1

しかし、2013年に登場した2代目フィットハイブリッドから、1モーターながら7速DCT(デュアルクラッチトランスミッション)を組み合わせ、エンジンとモーターの切り離しが可能となった「i-DCD」という新システムを採用、トヨタとの差を縮めました。

この新しいハイブリッドシステムは登場当初に不具合が多発したことで少々イメージを下げましたが、現在では改良され、ヴェゼル、フリード、シャトルなど多くのホンダのコンパクトカーに採用されています。

燃費は向上したものの価格も上昇したホンダ「1モーター」2

あくまでエンジンが主役のハイブリッドですが、ダイレクト感のあるDCTと組み合わせることで良好なドライビングフィールが特徴です。またトヨタのハイブリッドシステムと異なり、トランスミッションを持つホンダi-DCDのハイブリッド車は4WDの設定が多いことは特筆すべき点です。フリードを例にとると、同じグレードの燃費はガソリン車のJC08モードで9km/Lの差、WLTCモードだと3.8km/Lの差、価格は約40万円差となります。

燃費は向上したものの価格も上昇したホンダ「1モーター」3

ちなみにライバルであるトヨタシエンタのJC08モード燃費が28.8km/L、フリードは28.0km/Lです。IMAシステムのころのホンダ1モーター型は、燃費性能はトヨタのTHSに届かないものの、価格的な優位性がメリットでした。しかし性能の向上を図るために高価なDCTを採用したことで、燃費は近づいたものの価格的な優位性が薄れてしまいました。

2020年2月に発売が予定される新型フィットは、この後紹介する2モーターを採用した「モーター主役型」の「i-MMD」になると発表されていますので、今後のホンダのハイブリッドはこのタイプに統一されていくでしょう。

「e-POWER」以前からの日産ハイブリッドも「1モーター」

「e-POWER」以前からの日産ハイブリッドも「1モーター」1

日産は後述する「e-POWER」の以前から「1モーター」に2つのクラッチを使用した「インテリジェントデュアルクラッチコントロール」という、比較的シンプルな構成のハイブリッドシステムをフーガーやスカイライン、そしてエクストレイルに使用しています。トルクコンバーターを廃し、エンジンとモーター、モーターとトランスミッションの間にクラッチを設けることで、ダイレクト感のある走りとモーターのみの走行を可能としています。ただし性能的にはTHSほどの燃費改善は出来ず、価格はそれほど安くないというやや微妙なポジション。

「e-POWER」以前からの日産ハイブリッドも「1モーター」2

最新のクラウンと比べるのは酷かもしれませんが、クラウン3.5Lハイブリッドのシステム出力359ps 、JC08モード17.8m/Lに対して、スカイライン3.5Lハイブリッドはシステム出力こそ364psとクラウンをわずかに凌ぐものの、燃費は14.4km/Lと大差をつけられています。ハイブリッドではなく電気自動車に活路を見出そうとしていたという言い訳はあるでしょうが、9年前の登場から大きな改良を受けていない「1モーター」パラレル式の限界を感じます。

「e-POWER」以前からの日産ハイブリッドも「1モーター」3

価格的にはあまり大きなバッテリーを積んでいないエクストレイルで、ガソリン車との燃費差がJC08モード4.4km/L、価格差が30万円前後です。

スズキのフルハイブリッドは「1モーター」の正常進化系か

スズキのフルハイブリッドは「1モーター」の正常進化系か1

スズキがスイフトやソリオなどに設定している1モーターの「フルハイブリッド」も、ホンダの「i-DCD」などと考え方は比較的近く、高価で複雑なDCTではなく、「AGS(オートギアシフト)」と呼ばれるシンプルなシングルクラッチ自動変速システムを組み合わせています。シングルクラッチゆえに変速時の独特なトルク変動はあるものの、スイフトの場合であれば標準車に比べて20万円少々、マイルドハイブリッド車となら15万円程度と、価格アップが控えめなことが魅力です。

スズキのフルハイブリッドは「1モーター」の正常進化系か2

構造的なシンプルさ、つまり価格の安さが魅力のパラレル式「1モーター」ですが、燃費性能を高めようとすると結局は複雑な構造を追加することになります。価格の魅力が薄れるわりに、燃費性能はTHSに及ばない、という中途半端な結果を招いているのが現状でしょう。その点ではスズキのアプローチはこのシステムの魅力を保ちながら、燃費性能を高めるという点で正解なのかもしれません。

THSとは違うアプローチで電気自動車に近づいた「モーター主役型」の登場

THSとは違うアプローチで電気自動車に近づいた「モーター主役型」の登場1

ホンダはミニバンのステップワゴンやオデッセイ、SUVのCR-V、セダンのアコードなどには「i-MMD」と呼ぶ2モーター式のハイブリッドシステムを用意しています。2013年1月に発表されたアコードから採用が始まったこのシステムの特徴は、モーターが走行の主役という点です。思想的にはシリーズ型ハイブリッドと分類してもいいでしょう。

冒頭でハイブリッドとはエンジンの苦手な領域をモーターがフォローする、と書きましたが、それはTHSや1モーター型のハイブリッドにいえることで、このタイプのハイブリッドは少々考え方が異なっています。

THSとは違うアプローチで電気自動車に近づいた「モーター主役型」の登場2

エンジンの効率が良い高速域ではエンジンが駆動を担当しますが、それ以外の領域ではエンジンは発電役に徹します。したがって通常走行時はモーターが動力源となり、電気自動車に近いダイレクトで未来的な走行フィールを持つことが魅力です。ステップワゴンの場合、ガソリン車とハイブリッドの燃費差はJC08モードで9.6km/L、価格差は約50万円と本格的なシステムとなった分、トヨタと同じようにノーマル車との価格差は大きくなっています。

三菱アウトランダーPHEVのすごさはプラグインだけではない

三菱アウトランダーPHEVのすごさはプラグインだけではない1

2012年末に発表された三菱アウトランダーPHEVは、充電可能な大型バッテリーを積んでいることで「プラグインハイブリッド」に分類されますが、実はホンダの「i-MMD」とほぼ同じ思想、基本はシリーズ型ハイブリッドながら高速域でエンジンを直結するメカニズムです。そしてさらにプラグインハイブリッド化した偉大な先駆者です。ちなみに当時アコードにもプラグインハイブリッドが設定されていましたが、そちらはリースなど限定された販売方法でした。

三菱アウトランダーPHEVのすごさはプラグインだけではない2

アウトランダーPHEVは後輪にも駆動用モーターを装備した4WDであり、さらにラリーで培ったS-AWCという四輪駆動配分技術が取り入れられている点も非常に先進的でした。発表から7年経った今でも改良を重ね、ハイブリッドとして最先端に君臨を続けています。なぜ三菱がこのすばらしいシステムの横展開をしないのかは、まったくもって不思議です。

日産が自慢する「e-POWER」もホンダや三菱と思想は同じ

日産が自慢する「e-POWER」もホンダや三菱と思想は同じ1

日産ノートやセレナに搭載され話題となった「e-POWER」もエンジンを発電機として使用し、発生した電力でモーターを駆動させますが、ホンダや三菱とは異なり「e-POWER」は高速域でのエンジン直結機能は省かれています。こちらはシリーズ型ハイブリッドの典型です。

日産が自慢する「e-POWER」もホンダや三菱と思想は同じ2

宣伝のうまさもあったのですが、ホンダや三菱と違ってコンパクトカーのノートに、エンジン直結機能省略型の「モーター主役型」ハイブリッドを展開した点が日産の着眼点の良さです。燃費もTHSとほぼ同等、価格はガソリン車の同一グレードと複雑な装備差があるので正確な比較がしにくいのですが、約20〜30万円高とトヨタやホンダに比べると価格差は大きくはありません。しかもコンパクトカーのノートベースなので、200万円少々という絶対的な価格の安さがノートe-POWERのヒットの要因でしょう。

日産が自慢する「e-POWER」もホンダや三菱と思想は同じ3

一方、車重のあるセレナの場合は少々事情が変わってきます。ノートのものを強化したとはいえ、1.2Lの84psエンジン+136psモーターであり、2.0Lで145psエンジン+184psモーターを持つライバルのステップワゴンやTHSIIのトヨタノア・ヴォクシーに比べると、動力性能は少々苦しいのが正直なところ。街中での燃費は良いものの、エンジン直結機能がないこともあり、特に高速域での加速性能や燃費性能は見劣りします。あまり遠出をしないということであれば問題はないのですが、ミニバンの使用用途を考えると、手放しにおすすめできるわけではありません。

なお「モーター主役型」ハイブリッドの場合、4WD にするためにはリアにも駆動用モーターを追加する必要がある点はトヨタのTHSと同様です。

外部充電が可能な大きなバッテリーのおかげで、「プラグインハイブリッド」は近距離ならほぼEV

外部充電が可能な大きなバッテリーのおかげで、「プラグインハイブリッド」は近距離ならほぼEV1

ハイブリッドのなかには「プラグイン・ハイブリッド」と呼ばれるものがあります。これはハイブリッド車の車載バッテリーを大型化するとともに、外部電源からの充電を可能としたシステムを指します。国産車ではトヨタプリウスや前述の三菱アウトランダー、そしてホンダクラリティなどに設定がありますが、トヨタはPHV、三菱とホンダは電気自動車(EV)に近いことを意識してPHEVと呼んでいます。

外部充電が可能な大きなバッテリーのおかげで、「プラグインハイブリッド」は近距離ならほぼEV2

PHVは満充電で70km前後の航続距離を持ちます。つまり近距離であれば、ほぼEVとして使えることが最大の魅力です(急加速などではエンジンが始動することもあります)。電気自動車と違い、バッテリーの電気が少なくなってもエンジンが発電をするので航続距離の長さ、そして燃料がガソリンであることが電気自動車よりも使い勝手に優れる部分です。

外部充電が可能な大きなバッテリーのおかげで、「プラグインハイブリッド」は近距離ならほぼEV3

一方でデメリットは、電気自動車ほどではないものの大きなバッテリーを積んでいるので高価なことです。アウトランダーPHEVはバッテリスペースを捻出するためにガソリン車に設定されている3列シートを選ぶことができません。また、ハイブリッドモード時の燃費は通常のハイブリッド車と同じか、重たいので、ややもすると下回ってしまうこともあります。自宅に充電設備があり、普段は近所で使うことが多いのであれば、メリットは享受できるので選択肢に入れてもいいでしょう。

「マイルドハイブリッド」とフルハイブリッドは別物

「マイルドハイブリッド」とフルハイブリッドは別物1

ややこしいことにハイブリッドを名乗る車の中には「マイルドハイブリッド」と呼ばれるものもあります。ここまで説明してきたハイブリッド車は「フルハイブリッド」に分類されるものでしたが、マイルドハイブリッドはそれらに比べてバッテリーもモーターも小さなものが搭載され、比較的価格が安いことが特徴です。

「マイルドハイブリッド」とフルハイブリッドは別物2

特に価格の制約のきびしい軽自動車やコンパクトカーで、スズキが「スズキマイルドハイブリッド」の名称で積極的に採用しており、最近では日産のセレナやデイズハイウェイスターの「スマートシンプルハイブリッド(S-HYBRID)」、スバルのフォレスターやXVの「e-BOXER」など他社にも採用例が広がっています。

マイルドハイブリッドの主役はエンジンだが、今後発展する可能性も

マイルドハイブリッドの主役はエンジンだが、今後発展する可能性も1

これらのマイルドハイブリッド車の主役はエンジンであり、モーターは従来からエンジンに装備されている発電機を大型化したものが主に使用されます。そのためモーターアシストは発進時や急加速時などに限られ、燃費への貢献もフルハイブリッドほど大きくはないのですが、それでも普通のガソリン車に比べて1割前後の燃費改善は期待できます。スズキの場合は一時的なパワーアップ機能を持たせるなどの工夫も盛り込んでいます。

マイルドハイブリッドの主役はエンジンだが、今後発展する可能性も2

スバルのe-BOXERは少し変わっていて118Vの駆動アシスト専用モーターが組み込まれています。構造的には前述した「1モーター式」に近いのですが、出力が小さいのでマイルドハイブリッドの一種と考えていいでしょう。

マイルドハイブリッドはハイブリッド車というより、通常エンジン車の環境性能改良版と位置づけるのが適切です。しかし低コストかつ制御もそれほど複雑ではないので今後の展開余地も大きく、環境対策に苦慮する欧州メーカーでは、電圧を12Vから48Vへと引き上げた強化型のマイルドハイブリッドシステムを組み込む動きも出てきています。

燃費だけではない魅力、相変わらずの高価格

燃費だけではない魅力、相変わらずの高価格1

ハイブリッド車の魅力は燃費の良さです。さらに最近のフルハイブリッド車はパワーもガソリン車に比べて勝るものが増えてきており、ホンダの「i-MMD」や日産の「e-POWER」、三菱アウトランダーPHEVのようにモーターならではの低速から力強くスムーズな、電気自動車に近い走りを体感することができるものもあります。パイオニアであるトヨタのTHSIIも世代を重ねるごとにダイレクト感を増し、走りについては大いに改善されています。

燃費だけではない魅力、相変わらずの高価格2

一方でデメリットは依然として価格が高いことです。フルハイブリッドタイプはガソリン車に比べて40〜50万円前後高いプライスタグがつけられており、エコカー減税やガソリン代の安さを差し引いても、トータルでガソリン車との差額を埋めることは、そんなに簡単ではありません。

当面はハイブリッドが最適解

当面はハイブリッドが最適解

いろいろと持てはやされている電気自動車はバッテリー価格や充電時間、充電場所にまだ大きな課題が残っています。水素を使った燃料電池は非常に理想的な動力源ですが、こちらもコストやインフラの問題で実用化の道のりは遠いのが実情です。そうなるとエンジンの良さとモーターの良さを活かしたハイブリッド車が環境面でも実用面でも当面の最適解ではないでしょうか。

※記事の内容は2019年12月時点の情報で制作しています。

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