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エンジンの次に来る次世代のパワーユニットにはどんなものがある？

エンジンの次に来る次世代のパワーユニットにはどんなものがある？

2021年11月29日

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二酸化炭素をはじめとする温室効果ガス削減のために、ガソリンや軽油を燃料にしてエンジンを駆動するクルマは徐々になくなっていくと言われています。日本でも“2030年前半にはガソリンエンジン車禁止”という話が出てきています。さて、純粋なエンジン車に変わるパワーユニットにはどのようものがあるのでしょうか？

ハイブリッド（HV、HEV）とプラグインハイブリッド（PHV、PHEV）の違いは？

ハイブリッドは複数の動力源（エンジンやモーターなど）を用いるものを指します。クルマの場合は内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど）とモーターの組み合わせをハイブリッドというのが一般的です。

ガソリンや軽油などの燃料でエンジンを回し、一部は駆動力に、一部は電力にして使うのが「パラレルハイブリッド」。エンジン回転力をすべて電力に変換して、モーターのみで駆動するのが「シリーズハイブリッド」です。ハイブリッドにはエンジンで作り出した電気や、回生ブレーキによって発生した電気を貯めておくバッテリーがあります。

そのバッテリーに家庭のコンセントや屋外の充電器から充電できるようにしたのがPHVです。PHVはプラグイン・ハイブリッド・ビークルの略で、三菱やホンダ、アウディはPHEV（プラグイン・ハイブリッド・エレクトリック・ビークル）という名称を使いますが同じものです。

マイルドハイブリッドと呼ばれるものもあります。代表的なものは、ISG（インテグレーテッド・スターター・ジェネレーター）と呼ばれるモータージェレーター（ジェネレーターは発電機のこと、モーターは駆動にも発電にも使える）で、エンジン動力のアシストや減速時のエネルギー回生を行います。国産車の場合はおもに12Vバッテリーが使われていますが、欧州車はより強力な48Vバッテリーを使う例が増えています。

電圧を高くすると効率がよくなるのですが、感電の危険性が増えたりします。48Vというのは人体に大きく影響しない直流で高い電圧を求めた結果落ちついた電圧です（一般的に60Vを超えると危険が高まるとされる）。

マイルドハイブリッドに対して普通のハイブリッドをストロングハイブリッドと呼びます。ストロングハイブリッドはエンジンを停止してのEV走行が可能ですが、マイルドハイブリッドはEV走行ができません。

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よく誤解されているキーワード、EVと電動車は違うの？

EV（電気自動車、エレクトリック・ビークル）は充電したバッテリーでモーターを駆動します。最近はBEVという言葉も使われるようになりましたが、これはバッテリーEVのことで、普通にEVと呼ぶ場合、このバッテリーEVを指すと考えて問題ありません。

EV用のバッテリーはリチウムイオン電池が主流です。リチウムイオン電池が実用化されたのは1990年代なので、まだ30年程度の歴史ですが、その進化の速さは目を見張るものです。貯められる電力量が多い（エネルギー密度が高い）ことがリチウムイオン電池の利点です。リチウムイオン電池はゆっくり充電すれば電池を劣化させずにたくさんの電気を貯められますが、急速充電では電池の劣化が速まるが難点。

こうした充電時間を解消する目的で、四輪車ではあまりメジャーではありませんが、二輪車では、充電量が減ってきたバッテリーと、充電済みのバッテリーをスタンドなどで交換して使うものも増えています。

勘違いされやすいのですが、“電動車＝EV（BEV、電気自動車）”ではありません。電動車というのは“動力に電気を使っているクルマ”のことで、ハイブリッド車や水素を使って電気を発生させるFCV（水素燃料電池車）のように、電気を車内のエンジンなどで作り出しているものはEVとは呼びません。水素の話は次の項でお話します。

水素を使う「燃料電池」と「水素エンジン」はまったく違う

トヨタのテレビCMで「水素エンジン」でレースを戦う様子が流れていることから、水素を利用する「水素燃料電池」と水素エンジンを同じものと勘違いしている人がいますが、水素燃料電池と水素エンジンはまったく違います。

水素エンジンはガソリンのように水素を燃やして動力を得るもので、基本的な構造はガソリンエンジンと変わりません。水素エンジンについてはマツダやBMWも積極的で、BMWは水素が切れた際にガソリンを燃やすことができバイフューエルタイプのエンジンを開発しています。

一方、燃料電池というのは水素と空気中の酸素を反応させて電気を取り出すシステムです。エンジンのように物理的な作動があるわけではなく、あくまで化学的な反応によって電気が作り出されます。化学反応で電気を作り出すので電池で間違いはないのですが、英語ではfuel battery と呼ばずにfuel cell と呼びます。使える燃料は水素だけでなく、炭化水素、アルコール、糖を原料とするバイオ燃料電池の研究も進んでいます。電池と書くと充電できそうな誤解が生じるので、“水素反応発電”などの表現のほうが直感的でわかりやすいかもしれません。

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