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E E + G
Driving Energy supply to make up for shortage
Recovery of braking
energy Storage of
excess energy Energy for driving
Engine output energy
with maximum efficiency
かりで使えるためと理解すべきだろう．エネルギー回⽣は最⼤効率に近い領域 を使うための⼿段であって，エネルギー回⽣⾃体が⽬的ではない．ユーザレベル ではこの点が誤解されていることが多い．
この仕組みを理解するために，発進から停⽌までのエネルギー収⽀例を図 4-3 に⽰す．停⾞時もアイドリングという概念はなく，もちろんエンジンは停⽌し ている．発進時にはまず電動で駆動される．必要なエネルギー（トルク）が⼤き くなってはじめてエンジンが始動する．エンジンは最⼤効率領域を狙って運転 される．加速が終わって必要なエネルギーが⼩さくなると，エンジンを最⼤効率 領域で使うことができなくなる．それでもエンジンは最⼤効率領域での運転を 続けたまま，余ったエネルギーを⼆次電池に戻す．⼆次電池の充電量と駆動負荷 のバランスを⾒ながら適切なタイミングでエンジンを停⽌し，必要な駆動エネ ルギーは電動で与えられる．さらに減速状態になり必要な駆動エネルギーが負 になると，もちろんそのエネルギーを⼆次電池に戻す．これはToyota THS II の 例だが，エンジンの最⼤効率領域ばかりを狙って使うというハイブリッドシス テムの本質をうまく理解できる．
図 4-4 ハイブリッド⾞のエネルギー効率
(5)
⼀般にコンベンショナルなガソリン⾞では，エンジン単体の最⼤熱効率（ηe
max
） は 30〜35%であり，暖機後のモード⾛⾏でも，ηe max X Rηe(t)の時間平均を求める
と，せいぜい 25%程度でしかない．図 4-4 に⽰すように，更にパワートレインRL(t) ・ L ηe max ・ Rηe(t) ・ ηt*(t) Fc(t) = 1 ・
P
の伝達効率（ηt）を掛けると，⾞両全体での等価的な熱効率が得られる．コンベ ンショナルなシステムでは
ηt
は必ず100%未満だ．ゆえにモード⾛⾏時のコン ベンショナルなガソリン⾞の等価熱効率も 25%以下となる．これが第⼆世代の
トヨタプリウスで，すでに 37.5%程度にまで向上していた．熱効率の裾野を広げる必要のないハイブリッド専⽤エンジンの効果も含まれるが，主にハイブリ
ッドシステムの効果によるものだった．コンベンショナルパワートレインの伝達効率（ηt）は 100%未満だが，ハイブ リッドシステムにおいては，
回⽣機能によって等価的（ηt*(t)）に 100%以上の値
を取り得る．この関係を式(4-4)，式(4-5)に⽰す．コンベンショナルなガソリン⾞では，せいぜい
ηe max X Rηe(t) X ηt = 25%であったものが，ハイブリッドシステ
ムにおいてはηe max X Rηe(t) X ηt*(t) = 40%を超えるようになってきている．今後は
これを 45%，そして⻑期的には 50%程度にまで⾼めようとしている．・・・(4-4)
・・・(4-5)
4.2.2. ⾛⾏抵抗
燃料消費の削減には，エンジン・パワートレインの効率向上と同時に⾛⾏抵抗 が重要になる．式(5-2)に⽰すように，⾛⾏抵抗（RL(t)）は主に転がり抵抗と空
気抵抗の和で求められる． 転がり抵抗を低減するには，⾞両質量（M）とタイヤ 転がり抵抗係数(RRC)を低減することになる．すでにやり切っていると思われる 中で，さらに⼤きな効果を得るには，ともに⾰新的な取り組みが必要となる．
⾞両質量（M）の低減あたって，
結果的に図 4-5 に⽰す割付けとした．⾞両の
質量低減にあたっては，すべての領域が相互依存の関係にあり，ひとつの領域だ けを軽量化することはできない．全体が相互に良い効果を与え合うという考え
で全体機能を再設計する必要がある．超⾼効率コンセプト⾞の全体機能設計に あたっては，内装品や電装機能部品など，質量の観点で他への負担になっている
ものを重点的に軽量化した．結果として，以前のコンセプト⾞ ES 3
が軽合⾦や樹脂など軽量材料を多⽤して軽量化を達成したのに対し，実質的には材料置換な
しに 33%の軽量化を達成できた．ηt*(t) = ηt RL(t) L
RL(t) L Δk(t) ηg(t)
タイヤ転がり抵抗係数(RRC)に関しては，ウェットグリップ，タイヤ騒⾳，タ イヤ寿命などいくつかの重要な相反性能を意識しておく必要がある．⾔い換え れば両⽴のために新たなタイヤ設計⾃由度を加える必要がある．新たにこの⾞
両で⼤径細幅コンセプトを提唱することで，結果的にタイヤ転がり抵抗係数 (RRC)を 40%低下することができた．それから 10 年ほど経過し，いまこの⼤径 細幅コンセプトが新たなトレンドになりつつある．
図 4-5 ⼩型⾞の軽量化戦略
(5)
4.2.3. 超⾼効率コンセプト⾞
第⼆世代のトヨタプリウス⽐較で燃料消費を半減すること，それは無謀な⽬
標に⾒える．しかしながら式(4-1)，式(4-2)を⾒れば，2〜3 の項の乗算の存在に 気がつく．30%低減の効果を２つ掛ければ消費燃料は半減する．80%低減の効果 を３つ掛ければ消費燃料は半減する．実は 20%の低減は無理のない⽬標なのだ が，⾞両全体でそれを同時達成することで，無謀と思える⽬標を達成できるよう になる．
モデルベース開発にてこの効果代を⾒える化し，⽬標達成の状況を予め確認 するために，第 2 章で述べたように，⾞両モデルとしてドイツ IPG Automotive 社の CarMaker と，エンジン・パワートレインモデルとしてオーストリア AVL 社の AVL Cruise に，新たに THS II のモデルを組み込んだものを繋ぎ，⾞両と
エンジン・パワートレインの統合シミュレーションにて，⾛⾏状態の確認を⾏な った．
表 4-1 ⾞両諸元変更と燃料消費削減への貢献度（NEDC）
(5)
図 4-6 燃料消費削減状況（NEDC）