最近、e-POWERと同じシステムを持つ特急列車が運行を開始したと言うニュースをみました。

Question

ディーゼルエンジンで発電しモーターで駆動させる仕組みのようですが、e-POWERは高速道路に弱いとする理由にモーターは高速走行に不向きとする意見を多く散見されますが、この特急列車の事例をみるとモーターも高速走行に向いているのではないかと思えます。
新幹線や特急列車など高速列車はモーターですからね。e-POWERやＥＶであってもエンジンに引けを取らない走りを実現できるのではないですか？

Answer 1

＞e-POWERは高速道路に弱いとする理由にモーターは高速走行に不向きとする意見を多く散見されますが、
＜この考え方の出どころ何処だかご存知ですか？
＜eパワーがHVシステムを席巻する事を嫌う集団と考え方を同じとする、提灯自動車評論家諸氏が、自動車専門雑誌で唱えているのですよ。
＜騙されない様に。
＜日産GT-Rの開発に尽力した自動車評論家氏は、全く言及していません。
＜逆にこの方と某ミサイルカーの事でバトルをした某評論家氏は、e-POWERをけなす記事を投稿しています。

Answer 2

そのe-powerの弱点である燃費とパワーの点で新型エクストレイルでは発電用エンジンを1200cc →1500ccにUPしターボ化する事で発電量不足に対応し、更に可変圧縮エンジンにより、エンジン負荷により圧縮比率を可変させてパワーと燃費を両立させようとしています。

Answer 3

車のeーpwrが高速に向かないのは、エンジンのMAX発電量が高速走行時の出力以下だからだと思います。それを補うバッテリー容量も小さいかと。
高速走行時の電車の出力分の発電量をもつエンジンを積むか、ある程度以上の容量をもつ電池を積めば問題ないかと思います。

Answer 4

アメリカでは一杯走行してます、エンジン出力に耐える変速機がつくれないので 、発電機です。

高速走行しません。

Answer 5

そもそも、e-POWERが高速走行に弱いとされるのは、モーター駆動だからではなく、e-POWERだからなのでは。

電車がモーターで走っているという理由でe-POWERが高速に強いと考えるのは、発想の飛躍があるというか、無理があるというか。

また、ご覧になったというニュースは、JR東海のHC85系のことかと思いますが、HC85系は従来のディーゼル気動車に比べて燃費が良く、CO2の排出量が少なく、環境負荷を低減できることが大きな導入理由です。

環境負荷低減は鉄道会社にとって重要な経営課題ですが、JR西日本ではディーゼル気動車を、CO2排出量を実質0にできる、水素を燃料とする燃料電池列車に置き換える計画です。
ご存知でしたか?

Answer 6

質問者さんが書かれたのは、例えばコレでしょうか。ＪＲ東海のHC85系特急車両。
https://market.jr-central.co.jp/zairai/hc85/newtrain/train-navi/performance/

結局のところe-Powerと同じく、定常速度に達した後の高速巡航状態の燃費は、動力を機械的に直結したディーゼル気動車に劣ると考えます。
シリーズハイブリッドは「熱エネルギ→回転運動→電力→回転運動」というエネルギ変換を必ず行うため、システムのエネルギ利用効率は上限があるため。


ただし鉄道車両を運用する旅客会社としては、エンジンと車輪をつなぐ推進軸を廃止することで、安全確保のための点検作業が楽になる、というメリットが大きい様子です。
他に、シリーズハイブリッドは電車と部品共用の可能性がある、水素燃料電池搭載の発展性もある、というのが宣伝文句にあります。
このためにパラレルハイブリッドは採用しなかったのかも。
https://travel.watch.impress.co.jp/docs/news/1411811.html
https://jr-central.co.jp/news/release/_pdf/000040930.pdf

これまでのディーゼル気動車に比べれば、シリーズハイブリッドでも電力回生が使えてエネルギ効率が良く、速度ゼロからの発進はエンジンより効率が良いでしょう。


鉄道のハイブリッド方式にも、パラレルハイブリッドやマイルドハイブリッドが想定されますが、実用化したのはシリーズハイブリッドだけ。技術的な問題だけでは無いものの。
↓会員じゃないので途中までしか読めませんが、ＪＲ北海道のパラレルハイブリッド（実用化できず）のことなどが書かれています。
https://www.tetsudo.com/report/344/


他に、ディーゼルエンジン・発電機・モータを直結した方式をディーゼル・エレクトリック方式と呼び、フェルディナント・ポルシェ博士の戦車が有名ですが、ディーゼル気動車が実用化された頃、100年前から使われていた技術で、戦車より歴史が古いです。
鉄道は重量が大きいので動力に対する負荷が重く、ギアで減速する方式は大出力エンジンに適さないのです。

このため、ディーゼル・エレクトリック方式や、トルコンを用いた方式が一般的になりました。海外の大型気動車はディーゼル・エレクトリック方式が主流。
昔の日本はエンジン技術も強電技術も弱かったのでディーゼル・エレクトリック方式は手に負えず、トルコンを用いた方式が一般的でした。
https://ja.wikipedia.org/wiki/気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式

Answer 7

というか、シリーズHV方式は鉄道とか船舶のほうが車より先ですけどね。
まあ、一番最初は戦車（ポルシェ博士が設計したドイツ軍の戦車）ですけど。

鉄道については、そもそも自動車のように頻繁に速度を変える必要がないので、メインの速度域で効率が良くなるように設計しているだけです。
自動車の場合、それをやってしまうと発進加速などでトルクが不足するとか言うことになるので低速寄りの設計になっているから高速で効率が落ちるわけですね。
なので、自動車の場合は、BEVにも2段・3段程度の変速機があったほうが良いのではないかという話も出ていますね。

Answer 8

正確にはモーターは高回転に不向ききということです。

モーターで動く乗り物の場合基本的にトランスミッションによる変速をしません。一応はモーターと駆動軸の間に減速ギアを設けていますのでモーターの回転数＝駆動軸の回転数というわけではありませんが、単純に考えてモーターの回転数は時速10キロの時よりも時速100キロになれば10倍の回転数となります。
なんのために減速ギアを設けるかはトルク増大のためです。この減速比が大きくなればなるほどトルクが大きくなります。しかし、減速比が大きくなればなるほとモーター回転数に対して駆動軸の回転数が少なくなります。

ここで車と鉄道について考えますが、停止と加速を繰り返す車と1度駅を出発すると次の駅まで止まらない鉄道では加速力と高速性能に求めるものが違います。
例えば0キロから時速100キロまでの時間ですが車の場合遅いイメージの軽自動車でも10秒くらいです。しかし鉄道の場合加速が必要な山手線でも約34秒(最高時速90km)ですし、東海道新幹線(のぞみ等)は約39秒です。さらに日本で1番速い東北新幹線のE5系(はやぶさ等)は約59秒と加速力だけなら圧倒的に車の方が速いんです。
これは鉄道の場合はモーターの回転数をあまり減速してないということです。
つまり鉄道の場合は高速走行をしていても車ほどモーターが高回転になっていないため高速走行には不向きにはなっていません。

そう考えると車でも加速力を捨てれば高速走行でのモーターのデメリットを無くすことが出来ますが・・・これは車としての実用性がなくなるでしょう。
また、エンジン車と同じように変速機を設けて下道用と高速道路用でハイとローを切り替えられるようにすればデメリットも解消されるでしょうが、1番はコストの増加の問題、さらに操作の複雑化などの問題もあるため広く普及は難しいのではないかと思います。

Answer 9

できますね。

でも実現するには背反が大きすぎて、車で実現するにはまだ時間がかかりそうです。

Answer 10

日産のe-POWERは高速道路に弱いですが、モーター駆動そのものは高速走行に向いています。
モーターを動力とする場合は電圧を高めれば高めるほどいくらでも速度を上げる事が可能です。(モーターのサイズにも依るけど)

e-POWERが連続高速走行に弱いのは車に搭載できる小さなエンジンでの発電量が高速走行で使用される電力量に追いつかなくなるからです。

列車の様な大型の発電エンジンや大きくて重い容量の大きい蓄電池を搭載できる列車ならe-POWERの弱点がカバー出来るのでむしろ適しているのかも知れませんね。

発電容量と燃料消費率と発生するトルクや走行速度などを総合して比較してみないと従来方式が良いか発電式エンジンによるモーター駆動が有利なのかは良くわかりません。
※その方が経済的に良いという事になれば今後はどんどん増えて来るでしょう。

Answer 11

エンジンで発電してモーター駆動
第二次世界大戦のポルシェタイガー（エレファント）
なんかが、出だしじゃ無いの？
採石場で使うバカでかいダンプなんかにも使われてるよ
発電容量とモーター性能
高速に振り切れば、高速走行向きのも作れる。
問題はコストとの兼ね合いじゃないかな？