内燃機関超基礎講座 | 「プラグインハイブリッド燃費」とは何か。どのように算出するのか。

プリウスPHVが登場した際に掲げていた「プラグインハイブリッド燃費=57.0km/ℓ」の値は、どのようにして求められているのか。

トヨタが次世代車の本命と位置付けるプラグインハイブリッド車（以下PHEV）である「プリウスプラグインハイブリッド」（以下プリウスPHV）のリースが開始したのが2009年12月14日。ベースになっているのは、プリウスのSグレード。技術的な注目点は言うまでもなく、「トヨタ初のリチウムイオン2次電池」である。電池容量は、プリウスの1.3kWhに対して5.2kWhと約3倍。これでフル充電状態で23.4kmのEV走行が可能になった（プリウスは約2km）。ちなみに5.2kWhは、EVの三菱i-MiEVの3分の1である。




エンジンや駆動モーターは、プリウスと同じ。ハイブリッドシステム全体の最高出力も100kWでプリウスと同じ数値だ。注目の燃費性能は「プラグインハイブリッド燃費=57.0km/ℓ」と発表された。ここでは、この耳慣れない「プラグインハイブリッド燃料消費率（PHEV燃費）」について解説する。

「プラグインハイブリッド燃料消費率」は、上の式で求められる。主に外部充電した電力で走行する「プラグイン走行」（車種によってはガソリンを使うことも想定。プリウスPHVではガソリンは23.4kmまでは使用しない）の燃費と、SOCが一定まで下がった状態で電力と燃料を両方使った走行する「ハイブリッド走行」の燃費をUFによって組み合わせて算出する。

通常のJC08モードの走行試験は8km。するとこれまでの試験では、プリウスPHVの燃費は「無限大」になってしまう。PHEVは、走行距離が短ければEV走行が主体になり、長くなればハイブリッド車の走行パターンに近づく。距離で燃費が大きく変化する。そこで国土交通省は、適切な燃費算出基準を定めることにしたのだ。




外部充電で満充電された充電容量を使ってモーターのみで走行するのを「プラグイン走行」とし、モーターとエンジンを組み合わせて走行するのを「ハイブリッド走行」とした。両者を分けるのは電池のSOC（State of Charge＝充電状態）。燃費の走行試験では、満充電したのち、JC08モード（8km）のテストを繰り返して行ない、SOCを測定する。SOCが下がり続ける状態をプラグイン走行とする。SOCは、ある一定値以下には下がらない。ここからはハイブリッド走行となる。

外部から満充電されたバッテリーのSOC（充電容量）は、プラグイン走行を続けるにつれ下がっていく。SOCがある一定値まで下がるとそれより下へは下がらなくなる。

プリウスPHVは、プラグイン走行時にエンジンは使わないが、今後登場する車種によってはSOCが下がり続ける局面でもモーターとエンジンを組み合わせて走行するクルマも出てくる。それでもSOCの値の変化で走行を区別することができる。




そして、もうひとつの数値がUF（ユーティリティファクター）である。これは、ユーザーへの調査によって1日当たりの走行距離の分布を示したもので、ユーザー全体の約50%が30km以下に入るので、UFは0.5。プリウスPHEVのプラグイン走行距離23.4kmは、0.462となる。これを式に当てはめるとPHEV燃費が算出できる。




国土交通省は、カタログ等への燃費表示として、プラグインハイブリッド燃費、ハイブリッド燃費、充電電力使用時燃料消費率、充電電力使用時走行距離、電力消費率を求めている。

燃費計算のUF（ユーティリティファクター）は、1日あたりの走行距離の市場調査を反映したもの。例えば30km以内と答えたユーザーは約52%で、それがUFとなる。

リチウムイオン電池は、単セル3.6Vを96個直列につなぎ345.6Vの定格電圧を得ている。精密部品であるリチウムイオン電池を車載するにあたって、トヨタは、-30°C〜40°Cまでの環境下（5カ国）で延べ1050万kmの走行テストを行なった。充電時間は200Vで約100分、100Vで約180分。EVのi-MiEVはそれぞれ約7時間、約14時間かかる。バッテリー容量が5.2kWhでi-MiEVの約3分の1だからだ。