プリウスの特性 (ニュース)

とりあえずアップ。徐々に更新していきます。

動力(ハイブリッドシステム)

プリウスのハイブリッドシステムは、1.8リットルのエンジンに、モーターとジェネレーター(発電機)を組み合わせています。まず、エンジンは燃費効率が良い代わりに、出力が落ちるアトキンサイクルエンジンを使用しています。さらに、通常は最大回転数6,000回転程度なのですが、これを5,200回転に抑えています。ガソリンエンジンには、回転数が低くても高くても燃費が落ちるという特性があるため、高回転部分は削っています。そのままではパワーダウンするため、出力が必要な時はモーターを使用しています。そして、このモーターの電力はジェネレーターで発電します。

ハイブリッドシステムの仕組み

さぞ複雑な仕組みだろうと考えていたのですが、そのメカニズムを調べたところ、意外とシンプルな実装です。エンジン、モーター、ジェネレーターをそれぞれ大小の歯車に繋ぎ、遊星歯車という仕組みで1つにまとめています。モーターは加速のために、ジェネレーターはモーターの電力を発電するために使用します。エンジンは加速と発電、どちらにも出力を配分できます。例えば、エンジンが2,000回転で回っているとします。この時、1,200回転分を加速に、800回転分を発電に回す、という事が可能です。コンピューター制御で、エンジンの回転数、モーターの回転数、ジェネレーターの回転数を動的にコントロールします。

通常、減速装置はブレーキ(摩擦で回転を止める)しかありません。プリウスは、これに加えて減速時にジェネレーターで回転エネルギーを奪い、電気に変換する事が可能です。エネルギーを回収しつつ、減速できます。また、エンジンが本来低回転を強いられるような状況では、エンジンを効率のいい回転数で回しておき、余った出力をジェネレーターで電気に変換します。

通常のガソリンエンジン車では、加速、減速のコントロールをトランスミッション(マニュアル、オートマ、CVTなど)でギア比を変えて行うのですが、この遊星歯車がトランスミッションの代わりをも果たす所が画期的です。

つまり、燃費のいいエンジン、加速のモーター、減速のジェネレーターが遊星歯車を通して機械的につながり、加速と減速を行います。一方、モーターとジェネレーターがバッテリーを通して電気的につながり、エネルギーを循環しているのです。

特許

このハイブリッドシステムを発展、保護するために、トヨタは膨大な特許を取得しています。防衛目的の周辺特許も含め、その数はざっと1,800以上。ホンダのハイブリッド関連の特許が500程度、ニッサンが1,000程度であることを考えると、トヨタの技術的アドバンテージは大きなものです(※)。トヨタハイブリッドシステム(THS?・THS?)が採用する、シリーズ・パラレル方式(ハイブリッドを実装する1方式)では、他社が立ち向かうことはできないでしょう。その事もあって、ホンダはパラレルハイブリッド方式に、ニッサンは電気自動車に舵を切りました。

※特許の取得数は、いずれも当社の調査によるものです。

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