トヨタのヤリス・ハイブリッドの環境性能の高さは、素晴らしいものだ。現時点でLCA(ライフサイクルアセスメント=原料の生産時から廃車後のリサイクルまで含めた環境負荷)で比べてもEVよりはるかにCO2排出量が少なく、WLTCモードでの燃費で換算すると1キロメートルあたりの排出量は65グラムと、EUの厳しいCAFE燃費(自動車メーカーの全生産車平均燃費)排出基準(95グラム)を大きく下回る。

 そもそもバッテリーEVが乗用車のメインストリームになり得るのは、相当に先の話だ。リチウムイオンバッテリーに代わる高性能次世代電池が実用化されなければ、リチウムの枯渇問題や採掘による環境破壊を解決することなどできないからである。したがって当分はヤリスハイブリッドなどのハイブリッド車やプラグインハイブリッド、トヨタMIRAIに代表されるFCV(燃料電池車)が、EVと共に乗用車市場を支えることになる。

 ホンダは、2040年までにエンジン車を廃止すると三部敏宏新社長が宣言している。次世代電池の調達や日本国内における電源構成の問題など、10年以上も先の産業構造を予測することは難しいが、計画を立ててその目標に向かって進めていくことは大事だ。

 それでも、さまざまな要素をすべて広げて並べて俯瞰(ふかん)した時、日本の自動車産業にとってエンジンがキーデバイスであり続けることは非常に重要なことなのだ。それをこれから解説していこう。

●ハイブリッド車を取り巻く環境すべてで高効率にする施策

 エンジンの始動や加速時にアシストするマイルドハイブリッドを別にすれば、ハイブリッドの駆動方式は3種類に大別される。エンジンとモーターの両方を組み合わせて(状況によっては切り替えて)走行するパラレルハイブリッドと、エンジンは発電に専念するシリーズハイブリッド、状況によってパラレルとシリーズを使い分けるシリーズ・パラレルハイブリッド(トヨタはストロングハイブリッドと呼ぶ)の3種類だ。

 それぞれにメリットはあるが、この先、日本で主流にすべきはシリーズハイブリッドだと断言できる。トヨタのTHSは素晴らしいシステムだが、制御が複雑でノウハウの塊ともいえるだけに、トヨタ1社でスケールメリットがあるからビジネスモデルが成り立つ(といってもトヨタも利益を出すまでは相当な年月が掛かっているが)ものだ。

 日産はEVのリーフの他に、エンジンで発電してモーターで走行するシリーズハイブリッドの「e-Power」というパワートレーンを有している。16年にマイナーチェンジしたコンパクトカーのノートに登載するや、ホンダやトヨタのコンパクトカーやハイブリッドを抑え、30年ぶりに国内の月間販売台数で首位に立つ大ヒット作となった実績がある。

 現在のノートはこのe-Power専用モデルとなっており、初代ほどの爆発的な売れ行きは見せてはいない(実質的な価格が上昇してしまったことも大きい)が、人気モデルであることは間違いない。燃料を給油すれば走り続けられる電動車として、日本市場に受け入れられている。

 シリーズハイブリッドとほぼ同様の構造として、EVに発電機を載せて航続距離を伸ばすレンジエクステンダーEVも選択肢としてないわけではないが、バッテリーをたくさん積んで、小さな発電機を利用する機会を減らすより、バッテリーの搭載量を最小限にして、発電力のあるエンジンを搭載した方が、電動車が大幅に増えた世界ではバッテリーの調達や充電環境のリスクを考えれば現実的だ。

●これから日本で生産するクルマはシリーズハイブリッドが最適である理由

 日産のe-Powerはエンジンと発電用モーター、走行用モーターと減速機を一体化している。これは専用開発されたパワーユニットとしては効率的だが、走行用モーターを独立させることができれば、さらに汎用性が高くなる。

 エンジンを発電専用とすることでプラットフォームに左右されにくくなり、搭載性の自由度が広がる。日産の各アライアンスで3種類ずつの発電専用エンジンを用意すれば、ほとんどの乗用車に対応することができるだろう。

 車重による負荷の違いや要求する動力性能は、エンジンの発電力だけでなく、電力を一時的に蓄えるバッテリーへの充電量をマネジメントすることと、モーターの搭載数でカバーできる。同じバッテリーパックでも、負荷の少ないクルマは蓄電量が減ってから発電すればよく、負荷の大きいクルマやモーター数の多いクルマはエンジンによる発電を常時行うことを基本仕様とすればいい。

 さらにシリーズハイブリッドは発電のためエンジンを搭載するが、ガソリンほどのエネルギー密度がなくても発電機を駆動することはできるから、燃料の自由度も高くなる。トヨタが挑戦を始めた水素エンジンでもバイオ燃料でも対応できる。

 日産はシリーズハイブリッドに使えるエンジンとして、熱効率50%の実現を目処にした高効率なエンジンの試作機を発表している。発電専用とすることで回転の上下動は抑えられ、最も効率の高い領域に集中して使えることで、エンジンはより有効利用できるのだ。

 発電専用とすることで、これまでにないレイアウトのエンジンが採用される可能性もある。マツダのロータリーエンジンだけでなく、対向ピストンやタンデムクランク、さらにはガスタービンなどさまざまなエンジンが発電用として研究されている。

 走行用モーターは、軽自動車からCセグメントのハッチバックまでは1モーターの2WD、SUVやDセグ以上は2モーターの4WDでPHEVにすることで、かなりパワーユニットを共通化することができる。

 従来のエンジンや変速機の違いによる乗り味を楽しむようなことはできなくなるが、そもそも厳しくなるCAFE燃費をクリアするためには、大半のクルマはフルハイブリッドを選ばざるをえなくなる。パワーユニットで魅力を訴求できるクルマはごく一部になってしまうだろう。そこは割り切って、サスペンションやインテリア、スタイリングなどで差別化を図る方がメーカーもユーザーもメリットが出るというものだ。

 そうすればバッテリーパックの大きさについては、かなりの範囲の車格までカバーすることができるハズだ。そうなると、さらに次のステップが見えてくる。超小型モビリティはEVとして、軽自動車や普通車のシリーズハイブリッドと同じバッテリーパックを搭載する仕様とするのだ。

 これによってバッテリーパックが広く規格化できる。何社もの電池メーカーが同一規格のバッテリーを生産することにより大幅なコストダウンが実現できる。設計や生産設備、生産体制、さらにはリサイクルまでの流れが、すべて画一化されることで、これまでよりも生産量が上げられるだけでなく、トータルコストを引き下げられるはずだ。

●バッテリーの循環社会をよりシンプルで効率的なものに

 そうなるとさらに次の段階では、バッテリーのシェアリングビジネスの可能性が生まれる。タクシーやカーシェアのEV、個人所有のEVもバッテリー規格を統一することで、充電スタンドだけでなく、バッテリー交換スタンドを実現することができるようになる。

 シリーズハイブリッド自体にはバッテリー交換方式を採用することの意味はないが、バッテリーパックを共通化することは、前述の通り生産時やリサイクル時のコストダウンにつながり、車両価格を引き下げることにつながる。

 小さなバッテリーパックでクルマを構成できれば、バッテリーの材料調達リスクや車両価格を抑えることにつながる。日本国内での生産でも採算ベースに乗せることが可能となるだろう。

 ただしこれを実現するには、現在の日産ノートより格段に環境性能を高めなければならない。それには現在の水準より格段に高効率で低コストなハイブリッドシステムを確立する必要がある。そのためにも次世代の高性能二次電池の実現が不可欠だ。

 ここでいう次世代電池とはリチウムイオン全固体電池だけではなく、リチウムを使わないナトリウムイオンやマグネシウムイオンなどを使ったものまで見込んだものだ。ナトリウムやマグネシウムはリチウムほどイオン化傾向(電気をやり取りする力)は強くないが、材料は海水から精製できるのだから、日本は自国で原料を調達できるようになる。

 したがって、こうした研究開発の分野で日本はもっと開発のスピードを高める努力すべきだ。政府ができることとして補助金を手厚くするなど、最先端分野の研究職につく日本人を、もっと積極的にサポートする必要があるのではないだろうか。

 次世代電池を実用化して電源構成が整い、グリーン電力で充電できる環境が整えばEVのウエイトを増やせばいい。おそらくそれはソーラーパネルのさらなる効率化や地熱発電、潮流発電などの再生可能エネルギーによるものとなるだろう。

 そして次世代電池の開発を急ぎ、実現を早めることこそ、エンジンも活用され日本の工業技術がまたも世界の自動車市場で優位性を維持する原動力になるのだ。

(高根英幸)