トラック用ハイブリッドシステム

エンジンとモーターを効率よく利用する
エコカー，特にハイブリッド車が注目を集めています。この本を読んでいる皆さんの中にも，「うちの車はハイブリッドカー」という人もいることでしょう。最近では乗用車だけでなく，トラックやバスにもハイブリッドカーが登場しています。エン
ジンとモーターを使い分けて，同じ量の燃料でも長い距離を走ることができるハ
イブリッドカーのしくみを紹介します。

15ハイブリッドカーと電動アシスト自転車

ハイブリッドカーとはハイブリッドという言葉は，もともと 2 つ以上の異なるものを組み合わせることを意味しています。ハイブリッ
ドカーは，エンジンとモーターの 2 種類の動力を組み合わせて走行する自動車のことです。
最近普及している電動アシスト自転車も同じようなしくみです。電動アシスト自転車は，ハイブリッドカーのエンジンに当たるのがペダルをこぐ人間です。最初にこぎだすときや上り坂では多くの力が必要ですが，電動アシスト自転車では，この力をバッテリーで動く電気モーバッテリー モーター

変速機

エンジン

ターによって補助します。ハイブリッドカーも同じように，エンジンとモーターで，お互いの力を補助し合うことができるのです。
ハイブリッドカーは，モーターで補助する分だけエンジンが消費する燃料を削減できるのが特徴です。そのた
ねん ぴめ，ハイブリットカーは燃費がよくなります。燃費とは，同じ量の燃料で走ることのできる距離のことで，１L の燃料で走ることのできる距離を○ km/Lで表します。

エンジンとモーターを使い分け自動車のエンジンは，ガソリンや軽油などの燃料を燃焼（爆発）させてピストンを動かして，タイヤを回転させます。つまり，燃料が持つエネルギー（化学エネルギー）を熱エネルギーに変換し，さらに熱エネルギーを運動エネルギーにエンジンとモーターの出力変換して利用しているのです。
エネルギーを別の種類に変換するときは，どうしてもある程度エネルギーの損失が生じます。エンジンの場合，排気ガスや発熱，部品のまさつなどに使われてしまうため，運動エネルギーとして利用できるのはガソリンエンジンで 15～ 30％程度，ディーゼルエンジンでも 30 ～ 40％程度でしかありません。
また，エンジンはある程度早く回転しているときに強い力が出せる性質があります。さらには，ある範囲内の回転数で動いているときに，最も効16

率がよくなる性質を持っています。
一方，電気で動くモーターは，エンジンが苦手としている低い回転数でも力を出せる性質があります。また，発生する熱が少ないため，エネルギーの利用効率がエンジンより高くなっています。
そのため，発進時や加速時などエンジンの効率が悪くなる場面でモーターの力を（補助的に）利用することで，全体として効率よく（＝少ないエネルギーで）Let’s Research
ブレーキのエネル
ギーを回 収して再 利用する回 生ブレーキのしくみを調べてみよう。

自動車を走らせることができるのです。
かいせい

回生エネルギーの利用
自動車に限らず乗り物は，停止している状態からスタートして，ほぼ一定の速度で移動して，目的地に着いたら止まるという動作をします。原理的には，物体は一定の速さで運動しているときにはエネルギーを使いません。スタート（加速）するときや停止（減速）するときなど，速度を変えるときにエネルギーが必要になります。ただし，現実には一定の速度で走っている間も，地面とのまさつや空気の抵抗によってエネルギーは消費されています。
たとえば，自転車に乗っていても，止まっている状態から走り出すときや，スピードを上げるときにエネルギーが必要なのはよくわかると思います。それだけではありません。ブレーキをかけてスピードを落とすときにも，エネルギーを使っ回生ブレーキの効果

加速 , 登坂では消費燃料が多い

減速エネルギーを捨てている

モーターアシストによりエンジン仕事を低減し , 燃費を向上

減速エネルギーを電気に変換し蓄える

普段は捨てている減速のエネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリーに回収し，これを発進時や加速時などに再利用することで燃費が向上する。

17

ています。ブレーキで車輪の回転を押さえつけ，まさつによって運動エネルギーLet’s Researchを熱に変換することで，スピードを落としているのです。この時，運動エネルギーハイブリッドカーに使われているバッテリー（電池）にはどのようなものがあるか 調 べてみよう。

を変換した熱は，空気中に放出して捨てられています。
ハイブリッドカーでは，従来は捨てていた減速のエネルギーを回収して利用しています。モーターは構造的には発電機と同じなので，軸を回転させることで電気を起こすことができます。減速する時に走行用のモーターを発電機として利用すれば，運動エネルギーを電気エネルギーに変換できます。発電した電気を化学エネルギーに変換してバッテリーにためておき，発進時や加速時に補助的に利用することでエネルギーを有効活用しています。
かいせい

このようなしくみは回生ブレーキと呼ばれ，ハイブリッドカーだけではなく電車でも使われています。また，電動アシスト自転車にも搭載された製品があり，1 回の充電で走れる距離を長くするために使われています。
自家用車の場合，消費する燃料の約 38％が発進・加速に使われているというデータがあります。減速や停止する際に使うエネルギーを電気エネルギーの形で回収して発進や加速に使えれば，その分だけ使う燃料を少なくできることになります。
モーターとバッテリーを搭載しているハイブリッドカーは，エンジンだけで走行する自動車より重くなり，加速や減速の際にはより多くのエネルギーが必要にコラム

エンジンとモーターの組み合わせ方の違い

パラレル方式

ハイブリッドカーには，エンジンとモーターの組みエンジンとモーターがそれぞれ変速機に接続されて合わせ方の違いによって，いくつかの方式があります。

います。発進時や加速時など，パワーが必要なときに，モーターの力を利用します。

シリーズ方式エンジンを 使って発 電 機を回し，発 電した電 気 でモーターを回して走行します。発電した電気をためて発電機

インバーター

モーター
減速機

エンジン

バッテリー
バッテリー

モーター／発電機

バッテリー

18

エンジンを発電機と変速機の両方につないで，必要に応じてエンジンとモーターを切り替えて走ります。

おくためのバッテリーを搭載しています。

エンジン

シリーズ／パラレル方式（スプリット方式）

変速機

エンジン
変速機

インバーター
インバーター

発電機

なります。けれども，エンジンを効率のよい回転数で使える点や，回生ブレーキによるエネルギーの回収の効果が大きいことから，全体として燃料の消費量を減らすことができます。

三菱ふそうトラック・バスのハイブリッド技術
幸区鹿島田に本社がある三菱ふそうトラック・バスでは，トラック用のハイブリッドシステムを開発しています。2012 年に発売した小型トラックは，エンジンと変速機の間にモーターを配置したパラレル方式を採用して，ベースとなったディーゼ
ルエンジンのトラックよりも燃料の消費量が 20％以上少なくなっています。
自動車用のハイブリッド技術は，単純にエンジンとモーターを接続すればよいというものではありません。それぞれの力をいつどれだけ使うのか，あるいは，回生ブレーキで充電するのかを制御する，複雑なしくみが必要になります。
たとえば，発進のときはモーターだけで走行し，ある程度スピードが出たところでエンジンに切り替えることで，エンジンの効率が悪い低回転数を使わずにトラック用のハイブリッドシステム
速度エンジンの仕事

モーターの仕事
時間

エンジン
エンジン

モーター
モーター

変速機
変速機

イインンバーター
バーター

バッテリー
バッテリー

三菱ふそうトラック・バスの新型小型トラック用ハイブリッドシステムが採用する主な技術
技術

効果

発進時のモーター使用

エンジンの効率が悪い低回転数域を使用しないため，燃費が向上

ハイブリッド用モーターの高出力化

回生エネルギーが増大し，燃費が向上

３速発進の採用

アイドリングストップの採用

発進時のエンジン回転数が抑えられ，燃費が向上
あわせてモーター使用速度域を拡大し，さらに燃費が向上
信号待ちなどの停車時に，自動的にエンジン停止と再始動を行うため，むだな燃料消費を減らして燃費が向上

19

すみます。また，減速時にはエンジンを切り離して回生ブレーキを使うことで，より多くのエネルギーを回収できるようになります。
このほか，乗用車とは重さや走り方の異なるトラック用に，さまざまな技術によって燃費を向上させる努力をしています。

大型トラックにもハイブリッドを回生ブレーキは，発進と停止を何度も繰り返すような運転で大きな効果があるので，信号の多い街中を走るバスや，コンビニやスーパーなどへ商品を配送するトラックなど，こまめに停車しながら走る用途にもハイブリッドカーが使われています。
一方，いったん高速道路にのったら数 10km ～ 100km といった長距離をほぼ一定のスピードで走る長距離トラックでは，ハイブリッド化によるメリットはあまり大きくないと考えられてきました。
けれども，三菱ふそうトラック・バスは，2012 年に大型トラック用のハイブリッ
大型トラックのハイブリッド技術の特徴

ブレーキ：大型トラックでは通常, 高速走行時に補助ブレーキを用いている

小型ではアクセルバッテリーへのONが必要

充電が可能

小型トラックは減速時にエネルギーを回生するが，大型トラックは下り坂でエネルギーを回生する。

20

ドシステムを開発しました。高速道路には信号はありませんが，長い下り坂で発Let’s Research電してエネルギーをためて，次の上り坂でエンジンを補助することで，燃料の消電気自動車や燃料電池自動車など，ハイブリッドカー以外のエコカーのしくみを調べてみよう。

費を抑えることができます。停車・発進に比べると充電や放電するペースがゆっくりとしたものとなるため，充放電を制御するための装置はそのペースに合ったものとなります。

長距離トラック輸送がハイブリッドになるとかなめ

たとえば，トラックによる物流の要である東名高速道路を東京から愛知県名古屋市まで走行する場合，箱根のような上り坂／下り坂の標高差でエネルギーを回収することで，燃費が約 10％向上します。小型トラックのハイブリッド化で燃費が 20％向上しているのに比べると少ないように感じるかもしれませんが，重い荷物を積んで長距離を走る大型トラックは排出する二酸化炭素（CO2）の量も多く，CO2 削減効果は小型トラックの 2 トン（1 年で 5 万 km 走行）に比べて 11トン（1 年で 15 万 km 走行）と 5 倍以上になります。
国土交通省によれば，2011 年の日本における二酸化炭素の総排出量 12 億4,100 万トンのうち，人や物を運ぶ運輸部門が 18.6％（2 億 3,000 万トン）を占めています。乗用車だけでなくトラックでもハイブリッドカーが増えることで，それらが排出する二酸化炭素の量も大きく削減できると期待されています。
ハイブリッドトラックの年間二酸化炭素排出量と削減量

小型トラック年間走行距離5万km

年間排出量

ハイブリッド大型トラック年間走行距離15万km

削減量

従来型 10トン

8トン

2トン

110トン

従来型99トン

ハイブリッド二酸化炭素排出量（トン）020

4011トン

608010012021三菱ふそうトラック・バス株式会社
場所：〒 212-0058 川崎市幸区鹿島田 1-1-2（本社）http://www.mitsubishi-fuso.com/
問い合わせ先：044-330-7700

Keywords
次のキーワードを組み合わせて，インターネットの検索エンジンで調べてみよう。
ハイブリッドカー／プラグインハイブリッドカー／リチウムイオンバッテリー／回
生エネルギー／エコカー／燃料電池自動車

インタビュー

ほかの会社には負けない

インタビュー

未来を予測してそれを実現する

現在の自動車は，車のスピードとエンジンの回転数とアク車が好きでエンジンの開発をしたくて入社しまし

セルの踏み具合によってどのギアを使うかをコンピュータがた。振動や騒音を減らす研究をしていて，今はハ制御して決めています。もちろん燃費を上げることが目標な

イブリッドのシステム全体の設計から開発，製造のですが，たとえば，加速を悪くすれば燃費は上がりますが，を担当しています。

それでは自動車として問題があります。そこで，制御するプハイブリッドのシステムは，開発が決まってからログラムを工夫して，今までのディーゼル車と感覚が変わら製品になるまで数年かかっています。つまり，数年ないように燃費を上げています。

先の世の中ではどのような車が使われていて，製乗ってくれた人が「いいね！」と言ってくれるとうれしいし，しひょう品がどのような影響を与えるのかを考える必要が燃費という明らかな指 標である数字が上がるのもうれしいであります。未来を予測して，それを自分で実現できす。ハイブリッドをやっている以上，ほかの会社には負けなるのですから，やりがいのある仕事です。

い ぞという気 持 ち でつくっています。
三菱ふそう
トラック・バス株式会社
開発本部 GHC/HEVシステム開発統括部
ハイブリッドビークル開発部
マネージャー（システムアプリケーション）
坂田 邦夫さん22

三菱ふそう
トラック・バス株式会社
開発本部 GHC/HEVシステム開発統括部
ハイブリッドビークル開発部
マネージャー（HEV 生産設計）
矢島 祐二さん