ハイブリッドカーはなぜ燃費がいい？燃費のいい走り方のコツとは？

トヨタをはじめ、各メーカーから様々なハイブリッドカーが販売され、タクシーにも採用されるようになりました。

「ハイブリッドカーはかなり燃費がいいらしい」

あまりメカニズムに興味がない一般的なユーザーさんの認識はこんな感じではないでしょうか。

ですがハイブリッドカーを購入しようと考えている方なら「そもそもなんで燃費がいいんだろう？」と少し興味が出るかもしれません。

今回のお話は

・ハイブリッドカーはなぜ燃費がいいのか

・燃費がよくなる走り方とは？

・燃費が悪くなる走り方は？

こんなテーマについてお話していきます。

ハイブリッドカーを新車や中古車で購入を検討している方や、現在ハイブリッドカーに乗っている方の知識の補完にもなる内容となっています。

整備士としてハイブリッドカーの整備をしてきましたが、僕自身もハイブリッドカーのオーナーでユーザーでもあります。

ハイブリッドカーはなぜ燃費がいい？

異なるものを掛け合わせていることをハイブリッドと呼びますが、ハイブリッドカーに関してはエンジンとモーターをセットにしているものが一般的です。

シリーズ式・・・・エンジンで発電しモーターがメインで走行する

パラレル式・・・・エンジンが主な動力源でモーターがアシストしている

シリーズパラレル式・・・プリウスなどのトヨタ車に多く採用、エンジンとモーターの両方が適度に切り替わり駆動しているスプリット式とも呼ばれます。

ここではトヨタのハイブリッドカーに多く採用されているシリーズパラレル式ハイブリッド(THS-II)を例にご説明していきます。

とはいえ他のメーカーのハイブリッドカーも、燃費の向上をはかる基本的な部分は同じです。

ハイブリッドカーにはエネルギーを再利用する仕組みがある

回生ブレーキで無駄なエネルギーを回収

ハイブリッドカーの燃費の良さの理由として回生ブレーキがあります。

せっかくガソリンなどの燃料を燃やして生み出した動力を、ブレーキ操作で摩擦熱に変換し放熱してしまうのは燃料の無駄になります。

自動車において熱エネルギーは再利用することがむずかしく、エンジン冷却水から暖房の熱を取り出すくらいしか利用方法がありません。

そこで、エンジンブレーキやフットブレーキで無駄になっていた運動エネルギーを回生ブレーキで回収し、駆動用バッテリーを充電することでエネルギーを再利用しています。

駆動用バッテリーの電力はモーター駆動だけでなく、電動エアコンコンプレッサーやヘッドライト、電動ファンなどにも供給されています。

回生ブレーキはハイブリッドカーだけでなくEVにも備わっていますが、エンジンのみで走行する車でも充電制御車などは減速中にオルタネーターを駆動しています。

回生ブレーキとは少し違いますが、運動エネルギーを回収する仕組みとしては同じ方向性の技術です。

回生ブレーキを自転車の発電機で説明してみる

自転車のライトは、電池がなくても車輪に取り付けられた発電機のおかげで自転車が進んでいる限りずっと光っています。

かりにペダルをこぐことをやめても、惰力で自転車が進んでいるあいだは発電機も回転しライトを光らせてくれます。

車も走行中にアクセルペダルを離してエンジンブレーキを効かせるのではなく、発電機を駆動させる抵抗力をエンジンブレーキのように使えばエネルギーの回収ができます。

さらにブレーキペダルを踏み込むことで発電機を強く作動させ発電量を増やせばブレーキ操作でもエネルギーの回収ができます。

ただし安全に考慮して、緊急的な強いブレーキでは回生ブレーキよりも本来のフットブレーキと同じく、油圧でブレーキパッドやブレーキライニングの摩擦で制動力の大半を発生させています。

バッテリーにエネルギーを貯めておける

減速中に無駄になるはずの運動エネルギーを回生ブレーキで発電させ電気を取り出し、駆動用のバッテリーを充電させ貯めておくことができます。

失われるはずだった運動エネルギーをいったん回収し、再び加速するさいに駆動力として利用することができれば、渋滞などのノロノロ運転での燃費の悪化を防げます。

さらにパラレルハイブリッドの場合では、駆動用バッテリーに十分な電気が貯まっていれば、エンジンを始動させずモーターの駆動力だけで車を走らせることもできます。

モーター駆動で発進時の燃費を改善できる

エンジンだけで車を走らせている場合、停止状態から発進する瞬間はかなり燃費を悪化させています。

エンジンの特性として、低回転域では十分なトルクを発生することができず、発進するさいはエンジンの回転を上げて出力を上げることになり燃費の悪化に繋がります。

それに対して、モーターの強みは低回転から高い出力を発生させることができるので、モーター駆動のみで発進すると燃費の悪化を大幅に防ぐことができます。

EV走行もハイブリッドカーの強み

渋滞時でのノロノロ運転は極低速の繰り返しであるため、燃費が悪化する大きな要因となります。

それに対して、ハイブリッドカーはバッテリーに貯めておいた電力でモーターを駆動し、燃料をつかわずに走行できます。

ただしハイブリッドカーのタイプによってはエンジンをモーターがアシストするだけにとどまるモデルもあり、モーターのみで走行できる「EVモード」があるほうが燃費スコアはよくなります。

エンジンとモーターの「いいとこ取り」

トヨタが多く採用しているシリーズパラレル式ハイブリッドの場合は、エンジンとモーターを交互に使ったり同時に使うことができます。

停止状態からの発進はモーターのみで、中低速ではエンジンの得意なトルクバンドの回転数でエンジン走行、電気もガソリンも効率よく使うことができます。

アクセルを大きく踏み込み、加速力が必要と車が判断した場合はエンジンとモーターが同時にタイヤを駆動させることで力強い加速をすることもできます。

CVTとハイブリッドカーの相性もいい

CVTにもさまざまなタイプや構造がありますが、無段階変速であることでエンジンの得意な回転域を長く維持するようなギア比を選ぶことができます。

また、エンジン＋CVTというタイプのモデルよりもハイブリッドシステム＋CVTのほうが、CVTの発進時の滑り感もなくスムーズで効率のいい走行ができます。

以前、別の記事でも少し触れましたが、ハイブリッドカーはエンジンオイルもCVTフルードも汚れにくく、それだけモーターがエンジンもトランスミッションもアシストしているといえます。

低燃費型のエンジンが搭載されている

アトキンソンサイクルエンジン

トヨタやホンダのハイブリッドカーに採用されている「アトキンソンサイクルエンジン」は圧縮行程より膨張行程を長くとり燃焼効率を向上させるエンジンです。

このエンジン単体での出力は比較的に非力なため、車の運動性能には貢献しないものの、一定の回転数で発電機を駆動させるような用途には向いています。

非力なエンジンをモーターがアシスト

アトキンソンサイクルエンジンは、クランクシャフトまわりが複雑でエンジンのレスポンスが悪いため運転手には「乗りにくい」と感じることがあります。

ハイブリッドカーではそのデメリットをモーターがカバーしていて、エンジンの非力さとレスポンスの悪さをモーターの「反応の速さ」と「力強さ」でカバーしています。

これは燃費性能と関係がないように感じる部分ですが、アクセルに対する応答性が悪いと、ドライバーはより多くアクセルを踏み込むことになり、それを防ぐ意味でも燃費向上に貢献しています。

ハイブリッドカーの燃費のいい走り方とは

安全運転と適正な空気圧が低燃費走行の基本

ハイブリッドカーだけでなく、EVも含めたすべての車で言えることですが、エネルギーロスの少ない運転方法とは「安全運転」を意識することです。

あまりにも当たり前すぎる話ですが「急」の付く運転、『急アクセル』『急ブレーキ』は燃費や電費を悪化させ、言い換えれば『エネルギーを無駄にする運転方法』ということになります。

意識を変えれば燃費も変わる

たとえば、車間距離を多めにとることで急ブレーキをかける頻度を下げることができますし、急アクセルはブレーキを多用する原因にもなります。

これらの基本的な運転方法に加えて、ハイブリッドカーでは燃費を向上させるための運転方法があり、これを意識することでさらに燃費を良くすることができます。

空気圧が低いだけで燃費は悪くなる

パンクをした状態の自転車に乗ったことのある方ならわかりやすいかもしれませんが、タイヤの空気圧が低いとタイヤの転がり抵抗が低くなり、燃費は悪くなります。

できれば指定されている数値よりも少し高い空気圧にしておくことで燃費を向上させることができます。

ハイブリッドシステムインジケーターを参考に走行する

燃費をよくするための運転方法とは、エネルギー効率のいい運転状況を長くすることでさまざまな交通状況でも行うことができます。

そのための大事な情報がメーター内にタコメーターのように配置されているハイブリッドシステムインジケーターです。

このインジケーターを観察しながらアクセルやブレーキ操作をすることで燃費の悪化を抑えたり向上させるためのコツがわかってきます。

エコエリアに調整しながら走行する

インジケーターの前半にある「ECO」の範囲に針があるようにアクセルペダルを調整しながら走行と燃費効率のいい走行をすることができます。

「PWR」の範囲まで針が入らないようにするには、安全運転の基本であるゆっくりアクセルを意識すると自然におこなうことができます。

回生ブレーキについて理解する

後述しますが、回生ブレーキは無駄なエネルギーを回収するための大事な仕組みですが、システムインジケーターの針が「CHG」に入っているときに作動しています。

あまりにも強いブレーキ操作では回生ブレーキの回収能力を超える制動力が必要になり、エネルギーを回収できないことになります。

早めのブレーキ操作で回生ブレーキを多様する

上述したようにハイブリッドカーには運動エネルギーを回収する回生ブレーキがありますが、意識的に回生ブレーキを多用することもできます。

回生ブレーキをうまく使うことで駆動バッテリーにより多くの電気を貯めておくことができ、発進時や低速走行でEVモードでの走行時間を長くすることができます。

EVモードではエンジンは停止した状態でモーターのみでタイヤを駆動しているため、その時間はガソリンを一切使わずに走行できます。

つまりEVモードを長く使用するには回生ブレーキを多用してたくさんの電気を駆動用バッテリーに貯めておく必要があるのです。

回生ブレーキを多用するコツ

ハイブリッドカーやEVには2系統のブレーキがあり、従来のエンジン車と同じ「油圧ブレーキ」と、駆動モーターを発電機として作動させることで車を減速させる「回生ブレーキ」があります。

「ちょこっとブレーキ」が大事

軽いブレーキ操作をすることで回生ブレーキが作動し、さらに強くブレーキペダルを踏み込むことで油圧ブレーキがメインになって作動します。

つまり軽いブレーキを使い続けることで回生ブレーキを多様していることになり、結果的に駆動バッテリーをしっかりと充電することができます。

さらに軽いブレーキを長く使うことで充電時間を長くすることができるため、早めの「ちょこっとブレーキ」を軽く長く使うように意識することがコツです。

アクセルオフでも回生ブレーキは作動している

走行中にアクセルペダルを離し惰力で走行している間は、発電機の抵抗で軽く減速させているので減速中でもエネルギーの回収は行われています。

つまりガソリン車のエンジンブレーキと同じようなフィーリングで緩やかに減速しているだけでも、少しではあるものの運動エネルギーを電気として回収しているのです。

「ふわっとアクセル」でEV走行に移行させる

ハイブリッドカーは、燃費を良くすることだけにすべての制御をしているわけではなく、ドライバーがアクセルを強く踏み込んだ場合は加速力を出すためにモーターとエンジンの両方で加速します。(パワーモード)

パワーモードを長く使用すると燃費は悪くるので、できるだけ通常モードやエコモードで走行することが燃費向上につながります。

アクセルペダルを抜くとパワーモードを解除できる

力強い加速が必要な場合はアクセルペダルの踏み具合で判断されパワーモードで加速をしていますが、アクセルペダルを完全にオフに抜いて踏みなおすことでパワーモードは解除できます。

そのときのコツとして、アクセルをゆっくりと踏み込んでいくことで、通常モードよりも燃費がいいEVモードに移行することがあります。

EVモードに切り替わるにはエンジンが適度に暖気できていて、駆動バッテリーの充電量が十分であることなど、いくつかの条件がそろう必要があります。

なおかつアクセルをゆっくり踏み、「もう加速力は必要ないよ」ということをコンピューターに感知してもらうことでEVモードに切り替わります。

エネルギーモニターに慣れると燃費走行がしやすい

トヨタのハイブリッドカーでよく採用されているメーターのエネルギーモニターは、ドライバーの任意で表示させることができる車種が増えました。

できれば慣れるまではエネルギーもニーターを表示させた状態で走ることで、パワーモードやエコモードの切り替わりが観察しやすく、自分のアクセル操作で意図的にエコモードにできるようになります。

エコドライブモードを使用する

ハイブリッドシステムは駆動用バッテリーの充電状況やエンジンの暖気状態、冷房や暖房の使用などに合わせた総合的な低燃費走行をマネジメントしています。

エコモードのボタンを押しておく

エコドライブモードのボタンを押すことで、エンジンの出力やエアコンの作動を控えめにすることで通常モードよりもさらに低燃費を重視した走行をしてくれます。

実際にエコモードを使用してみると、アクセルオフでの回生ブレーキがやや強まったように感じ、走りも全体的にもっさりとした印象でしたが、たしかに燃費は向上しているようでした。

エコモードのボタンは1度押すと車を止めてもエコモードに入ったままになっています。

つねにエコモードにしたままにすることで知らず知らずの間に燃費走行をもう1段階上げて走ることができます。

EVモードのボタンは押さないほうがいいかも

EVモードに移行させるボタンもあり、条件が揃っていれば強制的にEVモードで走行させることができます。

ただ、このボタンでEVモードを多用しすぎるとメインバッテリーの寿命を縮めると言われており、取扱説明書でも推奨していません。

 

ハイブリッドカーで燃費が悪くなる走り方

始動直後の暖房はガソリン消費が多くなる

できるだけエンジンに依存しないような走行することで燃費を向上させている反面、ハイブリッドカーはエンジン冷却水の温度が上がりにくく暖房が効き始めるのが遅くなります。

とくに冬場や寒冷地では、暖房を入れるとエンジンがかかったままの時間が長くなり、駆動バッテリーの充電も兼ねてはいるものの、ガソリンのロスが増えます。

寒いときこその暖房ですが、始動直後の暖房はできるだけ控え、走行することでエンジンが暖まってから暖房を入れるほうが燃費の悪化は抑えることができます。

↑　オプションですがシートヒーターやハンドルヒーターを使用すれば暖房を控えることができるので、暖房が効きにくいハイブリッドカーにはおすすめの装備です。

シフトをニュートラルに入れる

走行中にシフトをニュートラルに入れるとエンジンがバッテリーを充電しなくなり、惰力で無負荷で走行できることよりも回生によるエネルギー回収ができないデメリットが大きくなります。

そのうえブレーキペダルを踏んでもニュートラルのままでは回生ブレーキも効かないので、従来のエンジン車と同じく油圧ブレーキで車を止めることになります。

また、暖房をかけてエンジンが掛かっているときは、信号待ちなどでニュートラルに入れていると、エンジンの余った動力を充電に回せなくなります。

この瞬間はエンジン暖気だけのためにエンジンが動いているので、かなり効率の悪い暖房の効かせ方になってしまいます。

高速道路ではエンジンに依存した走行になる

ハイブリッドのタイプによって違ってきますが、エンジンとモーターの両方をメインにするシリーズパラレル式ハイブリッドでは高速走行ではエンジンがメインになることが多くなります。

高速走行ではエンジンに依存した走りになる

モーターは低速からトルクを発揮できますが、逆に高回転では効率が悪くなるため、高速道路の走行ではエンジンに依存した走行になります。

つまり従来のエンジン車に近い走行条件となり、ハイブリッドシステムの恩恵を受けにくい走行条件で「ただのエンジン車」と同じような燃費に低下します。

モーターがメインのシリーズ式には厳しい

とくに燃費の悪化が顕著になるのはシリーズ式ハイブリッドを採用する日産のe-POWERなどで、モーターの負荷が高くなるぶん発電量が増え、エンジンがかかりっぱなしになります。

トヨタのシリーズパラレルハイブリッド(THSⅡ)の場合はエンジンと駆動系を直結することができるのに対し、e-POWERではエンジンで発電しモーターを駆動するためロスが多くなります。

まとめ

今回はトヨタのハイブリッドカーの中でもプリウスやアクアに採用されているシリーズパラレル式ハイブリッドを例に燃費がいい理由などをお話してきました。

他のメーカーのハイブリッドカーにも共通することとして、回生ブレーキで減速中の運動エネルギーを発電機で電気に変えて充電しエネルギーを回収しています。

モーターを駆動させるためのバッテリーに余ったエネルギーを貯めておき再利用することで発進時や渋滞時など、エンジンの不得意な走行条件での燃費の悪化を抑えています。

また、ハイブリッドカーの燃費を良くするには

・安全運転を意識して急ブレーキや急アクセルを行わない

・タイヤの空気圧は既定値よりもやや高めにする

・ブレーキペダルを「軽く」「長く」踏むことで回生ブレーキを多用する

・アクセルペダルをゆっくり踏みEV走行の時間を長くする

・エコドライブモードのボタンを押して走行する

はじめはハイブリッドシステムインジケーターとエネルギーモニターをよく見ながら運転をすることで、燃費走行ができるようになります。

そのいっぽうで、燃費が悪くなる運転としては
・始動直後の暖房はエンジン駆動時間が長くなる

・シフトをニュートラルにすると回生ブレーキが効かなくなる

・高速道路ではエンジンに依存するため燃費が悪くなりがち

これらを意識することで少しでも燃費効率のいい運転をすることができ、よりハイブリッドカーのメリットを活かすことができるでしょう。