ハイブリッド車のドライブトレイン

ハイブリッド車のドライブトレインは、ハイブリッド車の駆動輪に動力を伝えます。ハイブリッド車には複数の動力源があり、さまざまな構成が可能です。たとえば、ハイブリッド車はガソリンを燃焼させてエネルギーを得ますが、電気モーターと燃焼エンジンを切り替えます。

典型的なパワートレインには、蓄積された位置エネルギーを変換するために使用されるすべてのコンポーネントが含まれます。パワートレインは、推進力として化学エネルギー、太陽エネルギー、原子力エネルギー、または運動エネルギーを使用します。最も古い例は蒸気機関車です。最近の例としては、電動自転車やハイブリッド電気自動車があり、これらは通常、バッテリー（またはスーパーキャパシタ）と、バッテリーを再充電したり車両に電力を供給したりできる内燃エンジン（ICE）を組み合わせています。他のハイブリッドパワートレインでは、フライホイールを使用してエネルギーを蓄積できます。

ハイブリッド車にはさまざまなタイプがありますが、2017 年現在、市販されているのは電気/ICE タイプのみです。1 つのタイプは並列で動作し、両方のモーターから同時に電力を供給します。もう 1 つは直列で動作し、1 つの電源が排他的に電力を供給し、もう 1 つが電気を供給します。どちらかの電源が主な動力源となり、もう 1 つが主な動力を補助します。

他の組み合わせでは、優れたエネルギー管理と回生による効率向上が期待できますが、コスト、複雑さ、バッテリーの制限によって相殺されます。燃焼電気 (CE) ハイブリッドには、燃焼のみの車両よりもはるかに大容量のバッテリーパックが搭載されています。燃焼電気ハイブリッドには、軽量でエネルギー密度が高く、はるかに高価なバッテリーが搭載されています。ICE には、電気システムを操作してエンジンを点火するのに十分な大きさのバッテリーのみが必要です。^[1]

電気自動車は、ディーゼル電気動力伝達装置のように内燃機関と電気伝達装置を組み合わせた長い歴史を持っていますが、主に鉄道機関車に使用されてきました。ディーゼル電気動力伝達装置は、補助的な動力源ではなく、電気駆動伝達装置が機械式伝達装置を直接置き換えるため、厳密なハイブリッドの定義を満たしていません。

ハイブリッド陸上車両の最も初期の形態の 1 つは、1935 年から 1948 年にかけて米国 (ニュージャージー州) で実施された「無軌道」トロリーバス実験であり、通常はワイヤで供給される牽引電流を使用していました。トロリーバスには、牽引モーターの電力を生成するためではなく、機械式ドライブトレインに直接電力を供給するための内燃エンジンが装備されていました。これにより、トロリー線がない場所でも車両を営業運転に使用できるようになりました。

1990 年代以降、緊急時やメンテナンス時に低速走行を可能にする小型の動力装置を備えたトロリーバス ハイブリッドが導入されましたが、一般の収益サービスには役立ちませんでした。

パラレルハイブリッドシステムには、内燃エンジンと電気モーターの両方があり、それぞれを個別に駆動することも、両方を組み合わせて駆動することもできます。これは、2016 年現在最も一般的なハイブリッドシステムです。

これらが軸（平行）で結合されている場合、この軸の速度は同一でなければならず、供給されるトルクは加算されます（ほとんどの電動自転車はこのタイプです）。 2 つの電源のうち 1 つだけが使用されている場合、もう 1 つはワンウェイクラッチまたはフリーホイールを介して接続され、自由に回転できるようにする必要があります。

自動車の場合、2 つの電源を同じシャフトに適用できます (たとえば、エンジンとトランスミッションの間に電気モーターを接続します)。同じ速度で回転し、必要に応じて電気モーターがシステムにトルクを追加または減算することで、トルクが増加します。 (ホンダ インサイトの最初の 2 世代は、このシステムを使用しています。)

パラレルハイブリッドは、動力を供給するさまざまなモーター間のバランスによってさらに分類できます。ICE が優勢になる場合 (特定の状況でのみ電気モーターが作動) もあれば、その逆の場合もあります。また、電気システムだけで動作できるものもありますが、現在のパラレルハイブリッドは電気のみのモードや内燃機関のみのモードを提供できないため、多くの場合、マイルドハイブリッドに分類されます(以下を参照)。

パラレルハイブリッドは回生ブレーキに大きく依存し、ICEは補助的な再充電のための発電機としても機能します。これにより、都市部の「ストップアンドゴー」状況でより効率的になります。他のハイブリッドよりも小さなバッテリーパックを使用します。IMAを使用したホンダの初期のインサイト、シビック、アコードハイブリッドは、量産パラレルハイブリッドの例です。^[2]ゼネラルモーターズのパラレルハイブリッドトラック（PHT）とBASハイブリッド、例えばサターンヴューとオーラグリーンライン、シボレーマリブハイブリッドもパラレルハイブリッドアーキテクチャを採用しています。

代替の並列ハイブリッドは「スルー・ザ・ロード」タイプです。^{[3] [4]}このシステムでは、従来のドライブトレインが 1 つの車軸に動力を供給し、1 つまたは複数の電動モーターが別の車軸を駆動します。この配置は、初期の「オフトラック」トロリーバスで使用されていました。これは、事実上、完全なバックアップ パワー トレインを提供します。現代のモーターでは、バッテリーは回生ブレーキを介して、または巡航中に電動ホイールに負荷をかけることによって再充電できます。これにより、電力管理に対するよりシンプルなアプローチが可能になります。このレイアウトには、状況によっては 4 輪駆動を提供できるという利点もあります。 （この原理の一例としては、後輪で自転車に乗る人のペダルの力を補助するフロントハブモーターを装備した自転車があります。）このタイプの車両には、アウディ100デュオIIとスバルVIZIVコンセプトカー、プジョー3008、プジョー508、508 RXH、シトロエンDS5（すべてPSAのHYbrid4システムを使用）、ボルボV60プラグインハイブリッド、BMW 2シリーズアクティブツアラー、BMW i8、第2世代ホンダNSXなどがあります。

シリーズハイブリッドは、航続距離延長型電気自動車（EREV）^[5] 、航続距離延長型電気自動車（REEV）、航続距離延長型電気自動車（EVER）とも呼ばれます。すべてのシリーズハイブリッドはEREV、REEV、またはEVERですが、すべてのEREV、REEV、またはEVERがシリーズハイブリッドであるわけではありません。特定の特性を持つシリーズハイブリッドは、カリフォルニア大気資源局によって航続距離延長型バッテリー電気自動車（BEVx）に分類されています。^[6]

電気トランスミッションは、1903 年以来、従来の機械式トランスミッションの代替として利用されてきました。通常、機械式トランスミッションには、重量、大きさ、騒音、コスト、複雑さ、および手動または自動のギア変更のたびにエンジン出力が消費されるなど、多くのデメリットがあります。ICE とは異なり、電気モーターにはトランスミッションは必要ありません。

事実上、ICE と車輪の間の機械的な伝達装置全体が取り外され、発電機、一部のケーブルと制御装置、および電気牽引モーターによって置き換えられ、ICE が需要に直接接続されなくなるという利点があります。

これは直列ハイブリッド配置であり、ディーゼル電気 機関車や船舶で一般的であり（1903年に進水したロシアの河川船ヴァンダルは、世界初のディーゼル動力船およびディーゼル電気動力船でした）、フェルディナント・ポルシェは20世紀初頭に、ローナー・ポルシェ・ミクステ・ハイブリッドなどのレーシングカーでこの配置を成功裏に使用しました。ポルシェは、2つの前輪それぞれにモーターを備えた ホイールハブモーター配置のシステムをシステムミクステと名付け、速度記録を樹立しました。

エネルギーバッファーとして機能する中間電気バッテリーが電気発電機と電気牽引モーターの間に設置された道路車両用直列ハイブリッド システムでは、使用時点での柔軟性、効率性、排出量の削減が実現されます。

ICE は発電機を回転させますが、駆動輪には機械的に接続されていません。これにより、エンジンは需要から切り離され、常に最も効率的な速度で作動できます。主な動力はバッテリーによって生成されるため、従来の直接駆動エンジンに比べて小型の発電機/エンジンを取り付けることができます。電気牽引モーターは、バッテリーから、またはエンジン/発電機から直接、あるいはその両方から電力を受け取ることができます。牽引モーターは、多くの場合、電気バッテリーのみで駆動され、電気グリッドなどの外部ソースから充電できます。

これにより、バッテリーが消耗したときやバッテリーを充電するときなど、必要なときだけ作動するエンジン/発電機を備えた車両が可能になります。このタイプの車両には、発電機とEM57トラクションモーターを駆動するためにガソリンエンジンを使用する日産のe-Powerライン（注、^[7] セレナ、^[8] キックス、^[9] エクストレイル、^[10]およびキャシュカイ）^[11]、ロータリーエンジン/発電機レンジエクステンダーを装備したマツダのMX-30 ^{[12] 、}ISEコーポレーションによって統合されたサンダーボルトハイブリッドトランジットバス、^[13]、およびBAEシステムズ（旧ロッキードマーティン）HybriDriveパワートレインを搭載したトランジットバスがあります。^{[15] [16]}

電気モーターは ICE よりも効率が高く、高いパワー対重量比により、幅広い速度範囲でトルクを提供します。ICE は、一定速度で回転するときに最も効率的です。

ICE は、発電機を回すと最適に動作します。シリーズ ハイブリッド システムは、ギアの変更を回避することで、よりスムーズな加速を実現します。シリーズ ハイブリッドには次の機能が組み込まれています。

• 電気牽引のみ - 車輪を回転させるために電気モーターのみを使用します。
• ICE – 発電機のみを回転させます。
• 発電機 – ICE によって回転し、電気を生成してエンジンを始動します。
• バッテリー – エネルギーバッファー。
• 回生ブレーキ - 駆動モーターが発電機となり、運動エネルギーを電気エネルギーに変換してエネルギーを回収し、車両の速度を落とし、熱損失を防ぎます。

加えて：

• バッテリーを充電するためにグリッドに接続することができます。
• スーパーキャパシタはバッテリーを補助し、ブレーキからのエネルギーの大部分を回収します。

電気モーターは、バッテリーからの電力、または ICE によって回転する発電機からの電力、あるいはその両方によって完全に供給されます。このような車両は、概念的にはディーゼル電気 機関車に似ていますが、ICE を稼働させずに車両に電力を供給し、加速して速度を上げるために使用されるエネルギー バッファーとして機能するバッテリーが追加されています。発電機は、バッテリーを充電すると同時に、車両を動かす電気モーターに電力を供給します。

車両が停止すると、ICE はアイドリングなしでオフになり、バッテリーが休止中に必要な電力を供給します。信号待ちや、低速で停止と発進を繰り返す交通では、車両が停止中または低速で移動しているときに燃料を消費する必要がないため、排出量が削減されます。

シリーズハイブリッドには、回生ブレーキエネルギーを蓄えるスーパーキャパシタまたはフライホイールを取り付けることができ、ブレーキシステムで熱として失われるエネルギーを回収することで効率を向上させることができます。シリーズハイブリッドではICEとホイールの間に機械的なリンクがないため、エンジンは車速に関係なく一定かつ効率的に動作し、より高い効率（ICE平均20％ではなく37％）を達成し^、低速または混合速度では全体的な効率が約50％向上する可能性があります（19％対29％）。

ロータスは、日産のコンセプトカー「インフィニティ・エマージ-e」に使用されている統合型発電機を介して、1,500rpmで15kW、3,500rpmで35kWの電力を供給する2速で動作するエンジン/発電機セットの設計を提案しました^[18]。

この動作プロファイルにより、マイクロタービン、^[19] ロータリーアトキンソンサイクルエンジン、リニア燃焼エンジンなどの代替エンジン設計の余地が広がります。^[20]

ICEは巡航速度での出力率を比較することによって電気エンジンと一致します。一般的に、内燃機関の出力率は瞬間（ピーク）出力率として提供されますが、^[21]実際にはこれらは使用できません。

車輪を直接駆動する電気モーターの使用により、従来の機械的な伝達要素（ギアボックス、トランスミッションシャフト、ディファレンシャル）が不要になり、場合によってはフレキシブルカップリングも不要になります。

1997年、トヨタは日本で販売される最初のシリーズハイブリッドバスを発売しました。^[22] ニュージーランドのアシュバートンにあるデザインラインインターナショナルは、マイクロタービン駆動のシリーズハイブリッドシステムを搭載した市バスを製造しています。ライトバスは、ジェミニ2やニュールートマスターなどのシリーズハイブリッドバスを製造しています。AFSトリニティは、改造されたサターンビューSUV車両に、リチウムイオンバッテリーバンクと組み合わせたスーパーキャパシタを使用しています。スーパーキャパシタを使用することで、シリーズハイブリッド構成で最大150mpgの燃費を実現していると主張しています。^[23]

よく知られている直列ハイブリッド自動車モデルには、レンジエクステンダーを搭載したBMW i3の派生型があります。直列ハイブリッド自動車の別の例としては、フィスカーカルマがあります。シボレーボルトはほぼ直列ハイブリッドですが、時速70マイルを超えるとエンジンから車輪への機械的なリンクも備わっています。^{[24] [25]}

航空業界ではシリーズハイブリッドが採用されている。シーメンス、ダイアモンド・エアクラフト、EADSが設計したDA36 E-Starは、シーメンスの70kW（94馬力）電動モーターでプロペラを回転させるシリーズハイブリッドパワートレインを採用している。パワーを消耗するプロペラ減速ユニットは廃止されている。その目的は、燃料消費と排出量を最大25パーセント削減することである。搭載された40馬力（30kW）のオーストロ・エンジン・ヴァンケル・ロータリーエンジンと発電機が電力を供給する。

ヴァンケルエンジンが選ばれたのは、小型で軽量、そしてパワーウェイトレシオが優れているためです。(ヴァンケルエンジンは、発電機の運転に適した約2,000 RPMの一定速度で効率的に動作します。一定/狭い帯域を維持することで、自動車用途におけるヴァンケルエンジンの多くの欠点を相殺します。^[26] )

電動プロペラモーターは、エンジンを作動させない状態でバッテリーに蓄えられた電気を使用して離陸し、騒音を低減しながら上昇する。このパワートレインは、前身機に比べて機体の重量を100キロ軽量化した。DA36 E-Starは2013年6月に初飛行し、シリーズハイブリッドパワートレインの初飛行となった。ダイアモンド・エアクラフト社は、この技術は100席の航空機にまで拡張可能であると述べている。^{[27] [28]}

モーターが車体に取り付けられている場合はフレキシブル カップリングが必要ですが、トラクション モーターがホイールに統合されている場合は必要ありません。 1 つの欠点は、バネ下質量が増加してサスペンションの応答性が低下することです。これにより、乗り心地と安全性に影響する可能性があります。ただし、 Hi-Pa Driveなどのホイール ハブの電気モーターは非常に小型で軽量であるため、非常に高いパワー対重量比を持ち、ホイール モーターが車両にブレーキをかけるためブレーキ機構を軽量化できるため、影響は最小限に抑えられます。

個別車輪モーターの利点には、トラクションコントロールの簡素化、必要に応じて全輪駆動、低床化（バスやその他の特殊車両に便利（一部の8x8全輪駆動軍用車両は個別車輪モーターを使用））などがある。ディーゼル電気 機関車は、このコンセプト（各車輪の車軸を駆動する個別のモーター）を70年間使用してきた。^{[29] [全文引用が必要]}

その他の対策としては、ホイールアセンブリのバネ下質量を減らすための軽量アルミホイール、重い部品（バッテリーを含む）を床面レベルに配置することで重心を下げるように車両設計を最適化すること、一般的な道路車両では、動力伝達装置が従来の同等の機械式動力伝達装置よりも小型で軽量であるため、スペースが解放されること、燃焼発電機セットには駆動用電気モーターへのケーブルのみが必要であるため、車両全体に広がる主要部品のレイアウトの柔軟性が高まり、優れた重量配分が実現し、車室スペースが最大化され、この柔軟性を活用した優れた車両設計の可能性が開かれることなどが挙げられます。

パワースプリットハイブリッドまたはシリーズパラレルハイブリッドは、パワースプリットデバイスを組み込んだパラレルハイブリッドであり、ICE から車輪への機械的または電気的電力経路を可能にします。主な原理は、一次電源から供給される電力をドライバーが要求する電力から切り離すことです。

ICE トルク出力は低回転数では最小であり、従来の車両では、許容可能な初期加速に対する市場要件を満たすためにエンジン サイズが大きくなっています。エンジンが大きいほど、巡航に必要なパワーよりも多くのパワーがあります。電気モーターは停止時に最大トルクを発生し、低回転数での ICE トルク不足を補うのに適しています。パワー スプリット ハイブリッドでは、より小型で柔軟性が低く、より効率的なエンジンを使用できます。従来のオットー サイクル(出力密度が高く、低回転数でのトルクが大きく、燃費が低い) は、多くの場合、アトキンソン サイクルまたはミラー サイクル(出力密度が低く、低回転数でのトルクが少なく、燃費が高い。アトキンソン ミラー サイクルと呼ばれることもあります) に変更されます。より効率的なサイクルを使用し、ブレーキ固有燃料消費マップの好ましい領域で動作することが多い小型エンジンは、車両全体の効率の向上に大きく貢献します。

たとえば、よく知られているトヨタ プリウスに見られるシンプルなデザイン (右の写真) の興味深いバリエーションは次のとおりです。

• レクサスRX400hやトヨタハイランダーハイブリッドに使用されている固定比の第2遊星ギアセット。これにより、トルクは少ないが出力は高い（最大回転速度も高い）、つまり出力密度の高いモーターを実現できます。
• ラビニョー^[30]型遊星歯車（3軸ではなく4軸の遊星歯車）と、レクサスGS450hで使用されている2つのクラッチ。クラッチを切り替えることで、MG2（トラクションモーター）からホイールシャフトへのギア比が切り替わり、より高いトルクまたはより高速（最大250 km/h / 155 mph）が得られ、伝達効率が向上します。これは、第3世代プリウスHSD（プリウスv、プリウスプラグイン、プリウスc）で効果的に実現されていますが、第3世代HSDでは、この第2遊星歯車セットは2.5:1に固定されており、「キャリア」が固定されているため、1:1と2.5:1の間で切り替わることはありません。

• 2つの追加の遊星歯車セットと4つのクラッチを組み合わせることで、全電気、電気とICEの混合、または4つの固定ギアを備えたICEのみ​​で動作できる2モードハイブリッド構成が実現します。2モードハイブリッドの例としては、ゼネラルモーターズの 2モードハイブリッドフルサイズトラックとSUV、BMW X6 ActiveHybrid ^[31]、メルセデスML 450ハイブリッドなどがあります。^[31]

トヨタハイブリッドシステムTHS /ハイブリッドシナジードライブには、単一の動力分割装置（単一の3軸遊星歯車セットとして組み込まれている）があり、エンジンの動力がトランスミッションへの入力で分割されるため、入力分割として分類できます。これにより、このセットアップは機械的には非常にシンプルになりますが、独自の欠点があります。たとえば、第1世代および第2世代のHSDでは、最高速度は主に小型の電気モーター（多くの場合、発電機として機能）の速度によって制限されます。第3世代のHSDは、ICE-MG1パスをMG2パスから分離し、それぞれに独自の調整されたギア比（プリウスcを含む後期プリウスの場合はそれぞれ1.1：1と2.5：1）を備えています。第4世代のHSDでは、第2の遊星歯車セットがなくなり、電気モーターが平行軸に配置され、これらの軸の間に結合ギアがあり、結合された結果が最終駆動差動装置に転送されます。これはトヨタ系のアイシン精機のハイブリッドシステムと非常に似ており、大幅なスペースの節約になる。

ゼネラルモーターズ、BMW、ダイムラークライスラーは、グローバルハイブリッド協力の一環として、「ツーモードハイブリッド」と呼ばれるシステムで協力しました。この技術は、2007年秋にシボレータホハイブリッドでリリースされました。このシステムは、2005年にデトロイトで開催された北米国際自動車ショーで、GMCグラファイトSUVコンセプトカーにも搭載されました。^[32] BYDオートのF3DMセダンは、シリーズパラレルプラグインハイブリッド車で、2008年に中国で発売されました。^{[33] [34] [35]}

2モードハイブリッドという名前は、ドライブトレインが全電気モード（モード1、または入力分割）とハイブリッドモード（モード2、または複合分割）で動作できることを強調しています。この設計では、3つ以上のモードでの動作が可能です。2つのパワースプリットモードと、いくつかの固定ギア（基本的にパラレルハイブリッド）レジームが利用可能です。このような設計は、マルチレジーム設計と呼ぶことができます。^[36] 2モードハイブリッドパワートレイン設計は、トランスミッション内に4つのクラッチを追加することで、エンジンのパワー分割の複数の構成が可能になるため、複合スプリット設計に分類できます。クラッチに加えて、このトランスミッションには2番目の遊星ギアセットがあります。設計の目的は、低速と高速の両方の動作条件に対応するために、機械的に伝達される電力と電気的に伝達される電力の割合を変えることです。これにより、得られる電気ピーク電力が連続変化範囲の幅に比例するため、シングルモードシステムと比較して、小型モーターで大型モーターと同じ作業を行うことができます。 4つの固定ギアにより、2モードハイブリッドは、高速巡航やトレーラー牽引などの高連続出力領域で従来のパラレルハイブリッドのように機能します。固定ギアモードでは完全な電動ブーストが利用できます。^[37]

これらには 2 つの異なるエネルギー回収システムが含まれています。これは横断的な分類です。

マイクロハイブリッドとは、アイドリング時にエンジンを自動的に停止するスタートストップシステムを搭載した車両の総称である。厳密に言えば、マイクロハイブリッドは2つの異なる動力源に依存していないため、真のハイブリッド車ではない。^[38]

マイルドハイブリッドは、基本的にはハイブリッドハードウェアを搭載した従来型の車両ですが、ハイブリッド機能は限定されています。通常、マイルドハイブリッドは、スタートストップと適度なレベルのエンジンアシストまたは回生ブレーキを備えたパラレルハイブリッドです。マイルドハイブリッドは、通常、完全な電気推進力を提供することはできません。

ゼネラルモーターズの 2004～2007 年型パラレルハイブリッドトラック (PHT) やホンダのエコアシストハイブリッドなどのマイルドハイブリッドには、エンジンとトランスミッションの間のベルハウジング内に3 相電気モーターが搭載されており、トラックが惰性走行、ブレーキ、または停止しているときはいつでもエンジンをオフにして、すぐに再始動して電力を供給することができます。アクセサリは、エンジンがオフの間も電力で動作し続けることができ、他のハイブリッド設計と同様に、回生ブレーキによってエネルギーが回収されます。大型の電気モーターは、燃料を噴射する前にエンジンを動作速度まで回転させます。

2004～2007 年のシボレー シルバラードPHT は、フルサイズのピックアップ トラックでした。シボレーは、必要に応じてエンジンを停止して再始動し、回生ブレーキを使用することで、効率を 10% 向上させることができました。電気エネルギーは、パワー ステアリングなどのアクセサリを駆動するためにのみ使用されました。GM PHT は、始動モーターに必要な電力と電子アクセサリに電力を供給するために、直列に接続された3 つの 12 ボルトの通気式鉛蓄電池(合計 36V) を介して42 ボルト システムを使用しました。

ゼネラルモーターズはその後、2007年モデルのサターン・ヴュー・グリーンラインで正式にリリースされた、もう一つのマイルドハイブリッド実装であるBASハイブリッドシステムを導入した。その「スタート・ストップ」機能は、モーター/ジェネレーターユニットへのベルト接続を介している点を除けば、シルバラードと同様に動作する。しかし、GM BASハイブリッドシステムは、加速時および定常運転時に適度なアシストを提供し、回生（ブレンド）ブレーキ中にエネルギーを回収することもできる。BASハイブリッドは、2009年モデルのサターン・ヴューのEPAテストで、複合燃費が最大27%向上した。^{[39]このシステムは、2008～2009年モデルの}サターン・オーラ・グリーンラインと、2008～2010年モデルのシボレー・マリブ・ハイブリッドにも搭載されている。

スタート/ストップ機能を提供するもう一つの方法は、静的始動エンジンを使用することです。このようなエンジンはスターターモーターを必要とせず、各ピストンの正確な位置を決定するセンサーを使用して、燃料の噴射と点火のタイミングを正確に調整してエンジンを始動します。 ^[40]

マイルドハイブリッドは、内燃機関を主動力として使い、トルクを増強する電動モーターを（主に）従来のパワートレインに接続しているため、パワーアシストハイブリッドと呼ばれることもあります。電動モーターは、エンジンとトランスミッションの間に取り付けられています。基本的には、エンジンを始動する必要があるときや、ドライバーが「アクセルを踏んで」余分なパワーが必要なときに作動する大型のスターターモーターです。電動モーターは、内燃機関を再始動し、アイドル時にメインエンジンを停止することもあります。その間、強化されたバッテリーシステムは、アクセサリに電力を供給するために使用されます。^{[引用が必要]} GM は、 Eassist と名付けられたBuick LaCrosseとBuick Regal のマイルドハイブリッドを発表しました。

2015年以前、インサイトを含むホンダのハイブリッド車は、小型で効率的なガソリンエンジンに関する専門知識を活用したこの設計を採用していました。そのシステムは、インテグレーテッドモーターアシスト（IMA）と呼ばれています。IMAハイブリッドは、電力だけで推進力を提供することはできません。しかし、必要な電力の量が大幅に少ないため、システムサイズが縮小されます。

もう 1 つのバリエーションは、ホンダ IMA よりも小型の電気モーター (エンジンの側面に搭載) とバッテリー パックを使用する Saturn Vue Green Line BAS ハイブリッド システムですが、機能は同様です。

このタイプの別のバリエーションは、日本で販売されているマツダデミオに搭載されているマツダのe-4WDシステムです。 ^[41]この前輪駆動車には、追加の牽引力が必要なときに後輪を駆動できる電気モーターが搭載されています。このシステムは他のすべての運転状況では切断されているため、パフォーマンスや経済性を直接向上させるわけではありませんが、全体的なパフォーマンスに比べてより小型で経済的なエンジンを使用できます。

フォードはエスケープ・ハイブリッドの宣伝でホンダのハイブリッドを「マイルド」と呼び、エスケープの完全ハイブリッド設計の方が効率的だと主張している。

ジェネシスG90とジェネシスGV80クーペは電動スーパーチャージャー付きのマイルドハイブリッドオプションを提供している。^{[42] [43]}

これらには 2 つの異なるエネルギー回収システムが含まれています。

メルセデス・ベンツCクラス（W206）、メルセデスAMG SL 43（R232）、メルセデスAMG CLE 53、ガソリンのメルセデスC254/X254、ポルシェ911カレラGTS Tハイブリッドには電動アシストターボチャージャー/ MGU-Hが搭載されています。^{[44] [45] [46]}

フルハイブリッドは、ストロングハイブリッドとも呼ばれ、エンジンのみ、バッテリーのみ、またはそれらの組み合わせで走行できる車両です。トヨタ プリウス、トヨタ カムリ ハイブリッド、フォード エスケープ ハイブリッド/マーキュリー マリナー ハイブリッド、フォード フュージョン ハイブリッド/リンカーン MKZ ハイブリッド/マーキュリー ミラン ハイブリッド、フォード C-Max ハイブリッド、フォード マーベリック ハイブリッド、起亜オプティマ ハイブリッド、トヨタ シエナ ハイブリッド、およびゼネラルモーターズの2 モード ハイブリッドトラックと SUV は、バッテリー電力だけで動作できるため、このタイプのハイブリッド化の例です。大容量の大型バッテリーにより、バッテリーのみでの動作が可能になります。これらの車両には分割された電力経路があり、機械的動力と電気的動力を相互変換することで、ドライブトレインの柔軟性を高めています。各部分からの力をバランスさせるために、車両は、トランスミッションのヘッドエンドに接続されたエンジンとモーターの間に 差動スタイルのリンケージを使用しています。

この技術のトヨタブランド名はハイブリッドシナジードライブで、プリウス、ハイランダーハイブリッド SUV、カムリハイブリッドに使用されています。コンピューターがシステムの動作を監視し、動力源の組み合わせを決定します。プリウスの動作は、6つの異なるモードに分けられます。

電気自動車モード- ICE はオフになり、バッテリーがモーターに電力を供給します (または回生ブレーキ中に充電します)。バッテリーの充電状態(SOC) が高いときにアイドリングに使用されます。

クルーズ モード- 車両は巡航中 (つまり加速していない) で、ICE は需要を満たすことができます。エンジンからの電力は、機械経路と発電機の間で分割されます。バッテリーはモーターにも電力を供給し、モーターの電力は機械的にエンジンと合計されます。バッテリーの充電状態が低い場合、発電機からの電力の一部がバッテリーを充電します。

オーバードライブ モード-速度を維持するために ICE の全パワーは必要ないため、回転エネルギーの一部で電気が生成されます。この電気エネルギーは、サン ギアを通常の回転方向と逆方向に駆動するために使用されます。その結果、リング ギアはエンジンよりも高速に回転しますが、トルクは低くなります。

バッテリー充電モード- アイドリング時にも使用されますが、この場合はバッテリーの充電状態が低く、エンジンと発電機による充電が必要になります。

パワーブーストモード- エンジンが希望の速度を維持できない状況で使用されます。バッテリーがモーターに電力を供給し、エンジンのパワーを補完します。

ネガティブ スプリット モード- 車両は巡航中で、バッテリーの充電状態は高いです。バッテリーはモーター (機械動力を提供する) と発電機の両方に電力を供給します。発電機はこれを機械エネルギーに変換し、エンジン シャフトに向けることでエンジンを減速させます (ただし、トルク出力は変わりません)。このエンジンの「ラギング」の目的は、車両の燃費を向上させることです。

これらには 2 つの異なるエネルギー回収システムが含まれています。

デュアルハイブリッドの例としては、フォーミュラワンカーが挙げられます。フォーミュラワンエンジン#2014–2021およびフォーミュラワンエンジン#2022–2025を参照してください。

もう一つはポルシェ919ハイブリッドです。

インフィニティプロジェクト ブラック Sはキャンセルされました。

プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV) には、次の 2 つの特徴があります。

• コンセントに差し込んで充電できます。
• バッテリーのみで走行可能です。

これらは完全なハイブリッドで、バッテリー電源で稼働します。バッテリー容量が大きく、グリッドから再充電できます。並列設計または直列設計が可能です。ガス オプションハイブリッドまたはグリッド対応ハイブリッドとも呼ばれます。主な利点は、長距離をガソリンなしで走行でき、長距離旅行では ICE の拡張範囲を利用できることです。Electric Power Research Institute の調査によると、サービス コストの削減とバッテリー技術の段階的な向上により、PHEV の総所有コストが低くなっています。ガソリン ハイブリッドと比較した PHEV の「 well-to-wheel」効率と排出量は、グリッド エネルギー源によって異なります (米国のグリッドは 30% が石炭、カリフォルニアのグリッドは主に天然ガス、水力発電、風力発電です)。

電力網から充電できる大型バッテリーパックを搭載したPHEVのプロトタイプは、米国、特にカリフォルニア大学デービス校のアンディ・フランクのハイブリッドセンター^[47]で製造されました。量産型PHEVの1つであるルノー・カングーは、2003年にフランスで発売されました。ダイムラークライスラーは、メルセデス・ベンツ・スプリンターバンをベースにしたPHEVを製造しました。軽トラックは、マイクロベットSPA ^[48]によって、いわゆるデイリー・バイモデール として提供されています。

カリフォルニア・カーズ・イニシアティブは、2004年以降のトヨタ・プリウスを改造して、プリウス+と呼ばれるプロトタイプを開発した。140kg（300ポンド）の鉛蓄電池を追加することで、プリウス+は標準プリウスの約2倍のガソリン燃費を達成し、電力のみで最大16キロメートル（10マイル）の走行が可能になった。^[49]

中国のバッテリーメーカー兼自動車メーカーであるBYD Autoは、2008年12月15日にF3DMコンパクトセダンを中国のフリート市場向けに発売し、 ^{[50] [51]後に}BYD Qinプラグインハイブリッドに置き換えられました。 ^{[52] [53]}

ゼネラルモーターズは2010年12月に米国でシボレー・ボルトの納入を開始し、 ^[5]その兄弟車であるオペル・アンペラは2012年初頭までに欧州で発売された。^{[54] [55]} 2012年11月現在^{[アップデート]}、いくつかの市場で販売されている他のプラグインハイブリッド車には、フィスカー・カルマ、トヨタ・プリウス・プラグインハイブリッド、フォード・C-Maxエナジーがある。

2012年10月現在^{[アップデート]}、最も売れているPHEVはVoltで、2010年12月以来、Volt/Amperaファミリーのユニットが世界中で33,000台以上販売されており、米国での販売台数27,306台がトップを占めています。 ^{[56] [57]}続いてオランダでは、2012年10月までに2,175台のAmperaが販売されました。 ^{[58] [59]}プリウスプラグインハイブリッドは、2012年10月までに世界中で21,600台が販売され、米国での販売台数は9,623台、日本での販売台数は9,500台でした。^{[57] [60]}

これらには 2 つの異なるエネルギー回収システムが含まれています。

Mercedes -AMG ONEはプラグインデュアルハイブリッドです。

メルセデス・ベンツCクラス（W206）とメルセデスC254/X254にも電動アシストターボチャージャー/ MGU-Hが搭載されている。^{[61] [45]}

電気と内燃機関 (ICE) のハイブリッド車を作る方法は数多くあります。電気と内燃機関のハイブリッド車の設計は、パワートレインの電気部分と燃焼部分の接続方法、各部分が作動する時間、各ハイブリッド コンポーネントによって供給される電力の割合によって多様化します。主なカテゴリはシリーズ ハイブリッド車とパラレル ハイブリッド車ですが、現在はパラレル設計が最も一般的です。

ハイブリッド車のほとんどは、種類に関係なく、減速時にエネルギーを回収するために 回生ブレーキを使用しています。これは、モーターを駆動して発電機として機能させるだけの単純な仕組みです。

多くの設計では、エネルギーを節約するために、必要のないときには内燃エンジンを停止します。このコンセプトはハイブリッド車に限ったことではありません。スバルは1980年代初頭にこの機能を初めて導入し、フォルクスワーゲン ルポ 3L は、停止時にエンジンを停止する従来型車両の一例です。ただし、通常はエンジンによって駆動されるエアコンなどのアクセサリについては、何らかの対策を講じる必要があります。さらに、内燃エンジンの潤滑システムは、エンジン始動直後は本質的に最も効果が低くなります。エンジンの摩耗の大部分は始動時に発生するため、このようなシステムを頻繁に始動および停止すると、エンジンの寿命が大幅に短縮されます。^{[疑わしい–議論する]}また、始動と停止のサイクルにより、エンジンが最適温度で動作する能力が低下し、エンジンの効率が低下する可能性があります。

燃料電池車には、ピーク加速パワーを提供し、燃料電池のサイズと電力制約（したがってコスト）を削減するために、バッテリーまたはスーパーキャパシタが搭載されることが多く、これは実質的には直列ハイブリッド構成でもあります。

油圧ハイブリッド車両は、電気部品の代わりに油圧および機械部品を使用します。可変容量ポンプが電動モーター/発電機に代わるものです。油圧アキュムレータがエネルギーを蓄えます。容器は通常、加圧窒素ガスを充填した柔軟なブラダーを搭載しています。ポンプで送られた油圧流体はブラダーに圧縮され、圧縮窒素ガスにエネルギーを蓄えます。一部のバージョンでは、加圧ブラダーではなく、シリンダー内にピストンがあります。油圧アキュムレータは、バッテリーよりも安価で耐久性に優れています。油圧ハイブリッド技術は、1930 年代にドイツで最初に導入されました。ボルボ フライグモーターは、1980 年代初頭からバスで石油油圧ハイブリッドを実験的に使用していました。

当初のコンセプトでは、油圧トランスミッションに接続されたストレージ用の巨大なフライホイール(ジャイロバスを参照) が使用されていました。このシステムは、主にバス、トラック、軍用車両などの大型車両向けに、イートン社と他の数社によって開発中です。一例として、2002 年に発表されたフォード F-350 マイティ トンカ コンセプト トラックがあります。このトラックには、トラックを高速道路の速度まで加速できるイートン システムが搭載されています。

システムコンポーネントは高価だったため、小型のトラックや車には搭載できなかった。欠点は、パワーモーターが部分負荷では効率が十分でなかったことだ。焦点は小型車両に移った。英国企業、Artemis Intelligent Power は、あらゆる範囲と負荷で効率的な電子制御油圧モーター/ポンプを導入することで画期的な進歩を遂げ、石油油圧ハイブリッドの小規模なアプリケーションを実現可能にした。^[62]同社は実現可能性を証明するためにBMW車を改造した。BMW 530iは、標準的な車と比較して、市街地走行で2倍のMPGを実現した。テストでは、標準的な3,000ccエンジンを使用した。石油油圧ハイブリッドは、ピーク電力使用量ではなく平均電力使用量に合わせてエンジンを小型化することを可能にする。ピーク電力は、アキュムレーターに蓄えられたエネルギーによって提供される。^[63]

運動エネルギー回収率が高いため、このシステムは2013年式のバッテリー充電式ハイブリッド車よりも効率的であり、EPAテストでは60%から70%の燃費向上が実証されている。^[64] EPAテストでは、油圧ハイブリッドのフォード・エクスペディションは市街地走行で32 mpg _-US (7.4 L/100 km)、高速道路で22 mpg _{-US (11 L/100 km)の燃費を記録した。} ^[65]

ある調査会社の目標は、ガソリン油圧ハイブリッド部品のパッケージングを改善する新しい設計を作成することでした。かさばる油圧部品はすべてシャーシに統合されました。ある設計では、構造シャーシでもある大型油圧アキュムレーターを使用することで、テストで 130mpg を達成したと主張しました。油圧駆動モーターはホイールハブ内に組み込まれており、ブレーキエネルギーを回収するために逆転します。目標は、平均的な運転条件で 170mpg です。ショックアブソーバーによって生成されたエネルギーと、通常は無駄になる運動ブレーキエネルギーは、アキュムレーターの充電に役立ちます。平均的な電力使用に合わせてサイズ設定された ICE がアキュムレーターを充電します。アキュムレーターは、完全に充電されると車を 15 分間走行できるサイズです。^{[66] [67] [68]}

2011年1月、クライスラーはEPAと提携し、乗用車に適した実験的なガソリン油圧ハイブリッドパワートレインの設計と開発を行うと発表した。クライスラーは、既存の量産ミニバンをこのパワートレインに採用した。^{[69] [70] [71] [72] [73]}

米国のNRG Dynamixは、同社のアプローチにより電気ハイブリッド車に比べてコストが3分の1削減され、車両重量は電気ハイブリッド車の1,000ポンド（454kg）に対して300ポンド（136kg）しか増加しなかったと主張した。同社は、2.3リッター4気筒エンジンを搭載した標準的なピックアップ車両は、市街地走行で14mpg（16.8L/100km）を達成したと主張した。石油油圧セットアップを使用すると、燃費は「20台半ば」に達した。^[74]

圧縮空気は、ガソリン コンプレッサーで動力を供給するハイブリッド車に動力を与えることができる。フランスのMotor Development International は、そのような空気駆動車を開発していた。UCLAの機械および航空宇宙工学教授である Tsu-Chin Tsao が率いるチームは、フォードのエンジニアと協力して空気圧ハイブリッド技術を稼働させた。このシステムは、加速時に必要に応じてエンジンを補助するためにブレーキ エネルギーを利用および蓄積するという点で、ハイブリッド電気自動車のシステムに似ている。

多くの陸上および水上車両は、人力と別の動力源を組み合わせて使用​​します。一般的なのは並列ハイブリッドで、たとえばオール付きの帆船、モーター付き自転車、またはTwikeなどの人力と電気のハイブリッド車両などです。直列ハイブリッドもいくつか存在します。このような車両は、搭載型太陽電池、グリッド充電バッテリー、ペダルなど、3 つの動力源を組み合わせた トライブリッド車両である場合があります。

ハイブリッド車はさまざまなモードで使用できます。図は、パラレル ハイブリッド構成の一般的なモードを示しています。

P は位置を表します。異なる場所に複数の電気モーターがある場合は、P1 + P3 または P0 + P2.5 + P4 と表記されます。

ドライブトレイン内の電動モーターの位置:

• P0 - エンジンの横、内部、または前面（例：ベルトオルタネータースターター（BAS）または統合スタータージェネレーター（ISG））
• P1 - エンジン出力軸（例：統合モータージェネレーター（IMG）、統合モーターアシスト（IMA）、フライホイールアシストシステム（FAS）^[75] ）
• P2 - エンジンとトランスミッションの間
• P2.5 - トランスミッション内部
• P3 - トランスミッション出力軸
• P4 - リアアクスル
• P5 - 車輪またはプロペラの内側^[76]

多くの場合、アフターマーケットのパワートレインを車両に追加することができます。アフターマーケットソリューションは、ユーザーがグライダー（ローリングシャーシ）とハイブリッド（2つのエンジン）または全電動（電気モーターのみ）パワートレインキットを自動車メーカーに納品し、技術がインストールされた車両を受け取る場合に使用されます。（電動またはハイブリッド）パワートレインは、アフターマーケットインストーラーによって グライダーに追加できます^{[77] 。}

2013年、セントラルフロリダ大学の設計チーム「オン・ザ・グリーン」は、旧型車をガソリン・電気ハイブリッド車に改造するためのボルトオンハイブリッド変換キットの開発に取り組みました。^[78]

1966年型マスタングの改造がカリフォルニアのエンジニアによって実演された。このシステムではオルタネーターが12kW（ピーク時30kW）のブラシレス電動モーターに置き換えられ、燃費と出力が向上した。^[79]

内燃機関車の車輪^[80]や車輪とブレーキローター^{[81]の間に取り付けてハイブリッドの}個別車輪駆動(IWD)に変換できるハブモーターがあります。

• バッテリー電気自動車
• 電気自動車
  • バッテリーアーキテクチャと統合
• エンジン制御ユニット
• ハイブリッド電気自動車

• HowStuffWorksのハイブリッド車には特別なメカニックが必要
• REEVの台頭
• シリアルハイブリッドが登場 - Ecoworld.com
• エアカービデオ 2006-10-24 にWayback Machineでアーカイブ
• ゼロシフトハイブリッド・電気自動車トランスミッション（EVトランスミッション）システム