e60fuenfer1さん、こんにちは。いつも勉強になります。 アイオニックのEPA燃費がプリウスを上回ったことで一時期ニュースになりました。 http://www.fueleconomy.gov/で公開されているデー

Question

タによると
Ioniq Blue: city 57, highway 59
Prius Eco: city 58, highway 53 (mile/gallon)らしいです。

アイオニックのようなパラレル方式で、THSに勝てたというのが不思議です。
現に、パラレル方式である2代目インサイトとプリウスをe燃費で比較すると、車重も含めた効率では1.5倍程度プリウスが優れています。
アイオニックの6DCTでは燃費の目玉をトレースするのも難しそうですし、トランスミッションに限れば、プリウスに対して不利であると思います。

そこで疑問です。アイオニックの技術が勝っているのはエンジン熱効率？バッテリー？パワー半導体？あるいは何らかの燃費偽装をしているのか・・？

これほど燃費が良くなるカラクリがどうにも分かりません。
教えてください。

Answer 1

●データ
まず トヨタ プリウス：ヒュンダイ アイオニックのデータを比較してみましょう。
データの順番は「プリウス」：「アイオニック」です。

★モータ／発電機
プリウス：2個モータ
MG1（主として発電用）＝23kW
MG2（主として駆動用）＝53kW
アイオニック：1個モータ
32kW ～ モータはプリウスの方が強力

★電池
ニッケル水素電池 1.3kWh：リチウムイオンポリマ電池 1.56kWh ～ ニッケル水素電池の2.5倍程度の出力密度 (kW/kg)：ハイブリッド車用（出力重視）の場合

★エンジン
ポート噴射，熱効率 40%，アトキンソンサイクル（ミラーサイクル），圧縮比13.0：
直噴（筒内噴射），熱効率 40%，アトキンソンサイクル（ミラーサイクル），圧縮比13.0
～ アイオニックは直噴，しかも高水温制御（88℃でサーモスタット開）

★エンジン出力
98馬力/5200rpm 142Nm/3600rpm：
105馬力/5700rpm 147Nm/4000rpm ～ アイオニックの方が強力

★システム出力（エンジン＋モータ）
122馬力：141馬力 ～ アイオニックの方が強力

★変速機
遊星ギヤによる無段変速：DCT（デュアルクラッチ変速機）6速

★Cd（空気抵抗係数）
0.24：0.24 （ともに自社発表値：あんまり当てにならない）

★0→60mph
10.1秒：10.8秒 ～ プリウスは雑誌（海外）計測値，プリウスの方が速い

★重量
1310-1460kg：1380-1410kg ～ 良燃費は最軽量モデル，アイオニックの方が重い

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●重量差から見た燃費差
最軽量モデルでは，アイオニックの方が70kg重い → 燃費差は3.5%程度，アイオニックの方が不利

●ハイブリッド車の燃費改善原理は？
下記の4つです。

(1) アイドルストップ
(2) 減速時回生
(3) 低負荷領域でのエンジン停止 ～ エンジン非効率域の回避
(4) 高負荷領域でのエンジン使用回避 ～ モータ・アシストによるエンジン非効率域の回避

今回，(1)アイドルストップは同じです。(3)と(4)は，モータ出力と電池出力が大きいほどエンジン非効率域を回避できますのですが，モータはプリウスが強力で，電池はアイオニックの方が強力です。(2)の減速時回生は，電池の回生能力とモータ（発電機）の回生能力の小さい方で決まります。

●燃費差は？
通常，モード燃費のような緩減速では，十分回生できるようにシステム設計をするので，上記(2)の減速時回生については，あまり差が無いでしょう。都市内燃費はあまり変わらず，高速燃費に差があることが，このことを示しています。
では，問題の高速燃費の差ですが，パワトレインの差が出ています。

直噴にすると，筒内での燃料による蒸発熱によって，ポート噴射より圧縮比を1.0～1.5程度高くできます。これにより効率は2～3%（ベースの熱効率が40%であれば，41%くらいになる）改善します。

一方，プリウスでは，前型（30プリウス）より出力を少し落とし，タンブル流を強化し，EGR率を2倍くらい増やして，燃費を改善しています。タンブル強化では，吸入空気抵抗が増えていますので，最大出力低下はやむを得ないことです。ただ高負荷側でのEGR率増加により，耐ノック性が改善しますので，効率が改善します。

以上から，エンジンとしては，プリウスの方があまりお金をかけないで，高い効率を持たせていることになります。

次に変速機ですが，変速頻度が低いと，伝達効率がほぼそのまま出てきますので，摺動損失が低いDCTの方が有利です。プリウスも30（前型）の時に使っていた遊星ギヤの減速機をやめ，平行ギヤにしてコストと損失を下げています。DCTは，基本的に手動変速機で，損失は変速用の油圧だけなので，伝達効率が高いので特徴です。

エンジンが同じ熱効率で，燃費の目（最良燃費）の大きさが同じくらいで高速燃費差があるということは，エンジンの差というより，変速機を含む動力伝達に差があるのかもしれません。

●考え方
ハイブリッド車には，いろいろな方式があります。プリウスのようなスプリット（パラレル＋シリーズ），アイオニックのようなパラレル，ノートe-Powerのようなシリーズ式です。最良の方式とは，コストをかけないで良燃費を得ることができる方式です。トヨタがよく使っているスプリット方式（THSⅡ）は，あまり大きなモータを使わないのが特徴です。

上記のデータでは，アイオニックより大きなモータのように思えますが，出力軸に対して，減速機を介しているので，モータ体格が小さい（＝高速回転で使う）ことが特徴です。パラレル式は，基本的に出力軸とモータが同回転数なので，モータの大型化には，コストがかかります。つまり同じコストで較べると，良燃費は下記の順序になります。

スプリット ＞ パラレル ＞ シリーズ

逆にいえば，スプリット式より良い燃費を得るには，コストをかけていることになります。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。

Answer 2

単純に搭載しているHVバッテリーの容量でしょう。
プリウスよりアイオニックは約2倍の容量を持っています。

プリウスニッケル水素・・・1.3kWh
プリウスリチウムイオン・・・0.75kWh
アイオニック・・・1.56kWh

リチウムイオンは容量の25倍程度の電力しか、電力を一度に出し入れ出来ません。
それを考慮すると、

プリウス・・・18.75kW（モーター最高出力53kW）
アイオニック・・・39kW（モーター最高出力32kW）

がバッテリーアシストの最大パワーです。

アメリカのEPA燃費測定は加速がクイックな測定もありまして、その測定だとプリウスはモーターアシストが弱いですから、エンジンが効率の良い領域から離れてしまいます。
アイオニックはモーターアシストが強いですから、エンジンが効率の良い領域を使い続けられます。

ちなみに、パラレル方式が優れていないとお思いのようですが、、、

今は、制御技術も上がったため、個人的にはパラレル方式もスプリットも燃費に差がないと思いますよ。
トヨタハイブリッドシステムは、エンジンの動力の数割は必ず発電機に振り分けなければならない構造的欠点もありますので、高速域では思ったより伸びません。（それでも、非HVよりは燃費がいいですが）
高速域でも、非効率なモーターから動力へのルートが存在してしまいます。
そのため、一概に優れているとは言えません。

話は戻しますが、プリウスとアイオニックの燃費測定ですが、加減速がゆっくりの日本のJC08モードだとプリウスの方が燃費が良くなると思いますよ。