ハイブリッド車の仕組み：電動モーターとガソリンエンジンの組み合わせ

米国エネルギー省の代替燃料データセンター（AFDC）によると、ハイブリッド電気自動車（HEV）は、火花点火式ガソリンエンジンと、バッテリーパックから電力を得る1つ以上の電動モーターを組み合わせています。プラグインハイブリッドと異なり、従来型ハイブリッドのバッテリーは電気コンセントから充電することはできず、ガソリンエンジンと回生制動を通じてのみ充電されます。

主要なコンポーネント

AFDCはHEVのパワートレインの中核部品をリストアップしています：内燃機関、電動トラクションモーター、電動発電機、牽引バッテリーパック、電流とモータースピードを制御するパワーエレクトロニクスコントローラー、船上アクセサリー用に電圧を低下させるDC/DCコンバーター、およびエンジンとモーターの両方からの機械的動力を車輪に送る変速機です。

2つの電源がどのように仕事を分担するか

fueleconomy.govによると、ガソリンエンジンと電動モーターは車両の制御システムにより自動的に管理され、各々がどの程度貢献すべきかを継続的に判断しています。低速と軽加速では、多くのハイブリッドは電動モーターのみで走行できます。定速走行では、内燃機関が通常ほとんどの仕事を行い、急加速や坂道では、エンジンとモーターは出力を組み合わせることができ、車が停止しているときはエンジンが切れるため、アイドリング時に燃料が無駄になりません。

ハイブリッド車全体で使用されるToyotaのハイブリッドシナジードライブシステムの公式説明は、このロジックの具体例を提供しています：アイドリング時または停止時には、Toyotaは「両方のエンジンが自動的に切れるので、エネルギーが無駄になりません」と述べており、坂道または追い越し時には「両方のエンジンが車に電力を供給して最大パフォーマンスを提供する」と述べています。また、Toyotaはそのシステムにより、ドライバーはEVモードで電動パワーのみを使用して時速50 kmまで加速でき、その段階中は排気ガスが発生しないと述べています。

回生制動：失われる可能性のあるエネルギーの回収

回生制動は、ハイブリッド車が充電器を接続することなくバッテリーを充電できるようにする技術です。fueleconomy.govは、このシステムが「車輪の前進運動を利用してモーターを回転させる」と説明しており、これは通常の摩擦ブレーキで熱として消散するエネルギーの代わりに、車を減速させながら電気を生成します。AFDCは、電動発電機がブレーキ車輪からエネルギーをキャプチャし、それを牽引バッテリーにリダイレクトすることを確認しています。

シリーズ、パラレル、およびプラグイン構成

プラグインハイブリッドはすべて同じ方法で配線されているわけではありません。fueleconomy.govのプラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）の説明は、エンジンと電動モーターの両方が車輪に機械的に接続されており、直接駆動できるパラレルまたは「ブレンド」PHEVと、電動モーターのみが車輪を駆動しながらガソリンエンジンの唯一の役割は電動モーター用に電気を生成するシリーズPHEVを区別しています。fueleconomy.govは、シリーズPHEVは延長航続距離電気自動車（EREV）としても知られていることに注意しています。

プラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）は、より大きく、外部から充電可能なバッテリーを同じ基本的な概念に追加します。fueleconomy.govは、PHEVが「典型的な運転条件下でのペトロリウムの使用を大幅に削減するのに十分な電気を保存できる」と述べており、モデルによっては従来の車両よりも約30～60％少ないペトロリウムを使用しています。米国環境保護庁（EPA）は、PHEVはバッテリーと電動モーターをガソリンタンクと内燃機関と一緒に搭載しており、「ガソリンが燃料源として使用されている場合は排気ガスを排出する」と述べており、従来のガソリン車よりもクリーンですが、バッテリー電気自動車のように排出ガスがゼロではありません。

なぜ2つの電源の組み合わせが燃費を削減するのか

AFDCは、デュアルパワートレインにより、自動車メーカーは同等の従来型車と比べてより小さいガソリンエンジンを搭載できると説明しています。加速や登坂時に必要な際に電動モーターが追加トルクを供給できるためです。AFDCは、これが「より小さいエンジンを可能にする可能性がある」と述べており、回生充電、モーター支援、およびアイドリングの削減の組み合わせにより、パフォーマンスを犠牲にすることなくより良い燃費をもたらします。Toyotaの独自の数字は、モデルレベルでの効果を示しています：同社は、Auris Hybrid Synergy Driveモデルの燃費を通常の運転で100 kmあたり3.8リットルとリストアップしており、CO2排出量は1 kmあたり87グラムです。