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ハイブリッドカー(英:Hybrid Vehicle(略HV))とは、異なる二つ以上の動力源・エネルギー源を持つ自動車のこと。

◆ 概要

; ハイブリッドカーの定義

ハイブリッドカー(Hybrid Car)とは、作動原理が異なる二つ以上の動力源をもち、状況に応じて単独、あるいは複数と、動力源を変えて走行する自動車のこと。自動車のエネルギー効率は、“Well to Wheel”(油井から車輪)までの総合効率で考える必要があるが、ハイブリッドカーは総合効率が電気自動車や燃料電池自動車と同程度であり、環境負荷の低い実用車として注目されている。

広義のハイブリッドカーには、エンジンの排気エネルギーをターボチャージャーの排気タービンを介してその回転力を回収し、クランク軸(出力軸)に戻す「ターボコンパウンドエンジン」までもが含まれる。他に、一般には「バイ・フューエル」と呼ばれる(LPG自動車・CNG自動車・水素自動車の一部の、燃料にLPG・CNG・水素とガソリンの両方を持ち切り替え可能なエンジンを持つ)もの、ミニバンとオフローダーの中間的車種が新たに出た場合にもハイブリッド車種と呼ばれる場合がある。

以下では1997年に発売されたトヨタ自動車のプリウスが契機となって一般への普及が始まっている、内燃機関と電動機を組み合わせた、「化石燃料 + 電気式のハイブリッド車」(Petroleum Electric Hybrid Vehicle (PEHV))を中心に記述する。

内燃機関(以下エンジン)に蓄電池(以下バッテリー)と電動機(以下モーター)を組み合わせたハイブリッドカーの普及にはガソリン自動車黎明期の20世紀初頭と21世紀初頭の2度のピークがある。

ただし、その目的は「調速の容易さ」と「低燃費」とで異なる。ガソリンエンジン自動車が普及を始めた20世紀初頭においては、その性能において 蒸気自動車や電気自動車に劣っていた。特に、蒸気貯めに圧力を蓄えたり鉛蓄電池に電気を蓄えたりするため始動トルクが大きく、ニードル弁や抵抗器操作で無段階変速が可能な2者に比べ、ノッキングなど低速性能が悪くアクセル・クラッチ・減速ギヤないしプーリー切替の同時操作を強いられるガソリン車の操作性は劣悪であり、複雑な精密機械であるトランスミッションの故障も多かったため敬遠された。

そのような中、ガソリンエンジン車の唯一の利点である航続距離の長さを生かす但し、『軽量高カロリーのガソリン燃料使用』と言う前提条件のクリアが必要。手法が、内燃機関→発電器→整流器→蓄電池→電動機のだった。しかし第1次世界大戦を経て機械工作の精度が向上し、「軽量高信頼性のトランスミッション」や「油トルクコンバーターによるノンクラッチ車」が登場するに及んで「複数の動力を制御する複雑さ」「内燃車と電気車のシステムを合わせた重量の問題」や、その結果によるコスト増が明らかになりハイブリッドカーは廃れていった。

しかし、1997年にトヨタ・プリウスが市販されて以来、多くのハイブリッドカーが公道を走るようになった。エネルギー源に化石燃料を用いる場合、従来のガソリンスタンドでの給油のみで、距離の制限なしに走行が続けられるため、新たなインフラ整備を行う必要がない点も普及の後押しとなった。さらに、夜間電力などの利用で、さらなる有害物質やCO2の排出と、運行コストの低減が期待できる、家庭用電源による充電機能を追加したプラグインハイブリッドカーの開発も複数の自動車メーカーから発表されている。

走行時の環境負荷の低い自動車としては、電気自動車、燃料電池車の排気がクリーンでエネルギー効率が良い。しかし、製造コストが高い、充電時間が長い(電気自動車)、常温で気体である水素の充填量が増やせない燃料タンク容積に対し取り出せるエネルギーが少ない為に、充填1回当たりの走行距離が少なく、容積あたりの効率はガソリンに劣る。、水素充填のためのインフラ整備が財政負担となる(水素自動車、燃料電池車)など、多くの問題があり、いまだ開発途上にある。

また、ハイブリッド車の補助動力の蓄積には、二次電池以外にキャパシタや圧縮空気、フライホイールなども試行されているが、エネルギー蓄積量やコストの面から、現在のところは乗用車用としては二次電池を用いるのが一般的である。ただ、二次電池は充電/放電のエネルギー損失が大きく反応が遅いため、ハイブリッド建設機械やハイブリッドトラックの一部には高性能キャパシタが使われている。

なお、ハイブリッドカーは電池とモータを積んでいるという特徴を生かして、最近ではさらに電気自動車寄りに進化させた発展型のハイブリッドカーが開発されている。例えば、電池式電気自動車とハイブリッドカーの利点を合わせた「プラグインハイブリッドカー」や架線式電気自動車(無軌条電車、トロリーバス)とハイブリッドバスの利点を合わせた架線式ハイブリッドトロリーバスなどがそれである。(詳細:電気自動車参照)

ガソリンエンジン・ディーゼルエンジン以外を発電用動力とする研究としては、プジョー、ルノー、ボルボの各社がガスタービンエンジンを使用する研究を進めているが、実用化には至っていない。これらは小型ガスタービンを発電専用としたである。また、プジョーではこれとは別に、ヨーロッパで人気のあるディーゼルエンジンとの組み合わせで、ハイブリッドカーの市販化を目指している。

◆ ハイブリッドシステムの種類と特徴

発電と駆動の方法により、「シリーズ方式」、「パラレル方式」、「スプリット方式」に大別できる。なお、シリーズ方式とパラレル方式を融合した「シリーズ・パラレル併用方式」もあるが、大型自動車を含め試作車レベルでは存在するものの、市販車としては未だに登場していない。

◇ シリーズ方式

シリーズ方式(直列方式)は、エンジンを発電のみに使用し、モーターを車軸の駆動と回生のみに使用するもの。簡単に言うと、『発電システムを搭載した電気自動車』である。

実際の仕組みは、エンジンで発電機を駆動し、発生した電力を大容量バッテリーに一旦蓄え、その電力でモーターを駆動し、走行する。電気自動車の大きな欠点として、出先で充電設備を確保しにくい点、充電時間が長い点、1充電あたりの走行距離が少ない点などが挙げられるが、内燃車同様に燃料を補給するだけでこれらの欠点から解放される。

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