燃費向上にはガソリンエンジンで発電機を回せば？

質問

最近、ハイブリッドや改良版ディーゼルなどのクルマが注目されていますが、そもそも環境に配慮したり燃費を
追及したりするならば、小排気量エンジン（ガソリンエンジン）を一定回転数で運転して発電機を回し、その電
力でモーターを駆動してクルマを走らせる、という方法が色んな意味でメリットがあると思うのですが、そうい
う製品の話を一向に聞きません。なぜでしょうか？

ガソリンエンジンに限らず、内燃機関は一定負荷て定回転数で運転するのがもっとも燃費が良いとモノの本で読
んだことがあります。すなわち、発電機を一定回転数で駆動し、発電電力は一旦バッテリーに蓄電し、そこから
モーターを駆動するという形態を取れば、走行状況に応じた負荷変動もバッテリー側がある程度吸収しますので、
発電機駆動の負荷変動は相当抑えられると思います。
結果、燃費は良くなるし、排気ガスの観点でも最良の運転条件で運転するように設計すれば環境にも良くなると
思います。
トヨタのハイブリッドのように、エンジン系の駆動とモーター系の駆動を切り替える必要も無いのでシステムは
シンプルで軽く、また設計次第ですがバッテリーもそれほど大容量を求めなくてもいいような気がしますので、
この点でも軽くなる、と思うのですが、間違っているのでしょうか？

回答No.1

minollinn · ベストアンサー

間違いではありません、そういうシステムは可能です。
ガソリン消費やエネルギー効率、システムの重量などいろいろ、トータルで考えるとメリットがあまり無いので実用的でないというだけです。

エンジン並みのパワーを出すモーターが課題です、そのシステムの場合発電用エンジンと別にエンジン並にパワーを出すモーターが必要ですが、今のところ重くて大きいのが実情です、エンジンだけですむのにモーターがプラスされて重量が増えて、自動車全体が重くなり悪循環です。
コンスタントに発電するためには一定回転でエンジンを回す必要がありますが、自動車は停止時は700回転くらい、回しても3000回転くらいあればすみます、一定回転で回し続けるより少ないと思いませんか？
発電機も回転に対して発電する効率があります。
トータルで考えるとエンジンから直に力を出すのが１番効率的というわけです。
低回転高能率発電機、小型大容量のバッテリー、小型高出力のモーターなどの技術が進めば話しは変わると思いますが、今のところ、電気で補助するハイブリッドが１番実用的なわけです、100％電気自動車もありますが、実用的とはいえません、実用的というのは今あるエンジン車と同じように使えるということです。

お礼

丁寧な回答、ありがとうございます。

なるほどですね。あまり具体的な数字を出して考えてみたことがなかったので、非常に良く納得できました。

回答No.11

hanikiri

単純な話、ハイブリット車はエンジンとモーターを組み合わせることに意義があります。電力の生産をエンジンでやるのであれば、モーターだけで走っても燃費はよくなりません。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

ただ、すみませんが、意味がよく分かりません。あまり私にとっては”単純”ではないようで・・・。

回答No.10

inaken11

例えば６０ｋｍや１００ｋｍで走り続けるとき、発電して一旦電気にして、また動力にするのもロスです。
燃費はよくならない。
定常走行のときはエンジンの動力をタイヤに直結したほうが燃費は上がる。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

確かに、高速道路の巡航時などの低負荷、一定回転の定常走行であれば、エンジンによる走行の方が効率的でしょうね。
ということは、市街地でのゴーストップが頻繁に繰り返される乗り物で、かつスペース効率に融通の利くモノ、すなわち
バスなどが対象、ということになるのでしょうか・・・。
既に（別の）ご回答者さんにご指摘頂いている通りですね。

回答No.9

oneone101

電池の問題が解決したとしても、小排気量エンジンを一定回転数で運転
したらうるさくて仕方がない気がしますね。
普通の道を40～50km/hで流してるときに、4000rpmでブン回るのと無音を
一定間隔で繰り返すことになるから。
自分は買いたくないです。

お礼

「発電機を一定回転数でまわして発電」という部分に、どの程度のエンジン出力が必要になるのか、あまり
詳しく考えておりませんでした。
確かに、4000rpmあたりで発電するとなると困りモノになりますね。

但し、走る時＝発電している　というシステムを考えていたので、4000rpmと無音が一定間隔で繰り返さ
れる、というイメージは違いますが・・・。

回答No.8

yuuichi-a

もうありますよ．
三菱ふそうのディーゼル・電気式ハイブリッドバスHEVはディーゼルエンジンを発電専用とし、駆動にはもっぱら電気モーターを使用しています．

モーターだけで低速から高速域までカバーするとなると，今乗せられているエンジンと同等の大きな出力のモーターとそれを動かせるだけの大容量を持ったバッテリが必要になってきますので逆に重くなります．スペースが限られている普通車では実用化は難しいでしょうね．

お礼

ディーゼルカーのご指摘も頂いておりますが、やはりスペース効率に融通が利くモノでなければ実現は困難なのですね。

ありがとうございます。

回答No.7

santana-3

ガスタービンエンジンで発電機を駆動させて、動力に利用するバスなら丸の内で走っているが。

お礼

それは知りませんでした・・・。

調べてみます。
ありがとうございます。

回答No.6

anny_no1

バッテリーは大容量が必要でしょうね。
ちょっと計算してみたくなりました。
プリウスでは1.2Vx40個を直列接続しているので、電圧は48V、容量6.5AHですね。
もしモーターだけなら全開で40秒ほどでなくなっちゃいます。馬力に換算すると40PSほどでしょうか。
これを100PSに増やすと15秒で無くなるわけで、仮に40PSで一時間走ると3600秒÷40＝90回のフル充電　　90ｘ6.5AH＝585AHとなり
40A/12Vのバッテリー換算だと585AH/48Vで146個の12V車用バッテリーが必要となります。すごいですね。
これを家電に置き換えますと、585AHｘ48V÷100V＝　281AH/100Vなので消費電力28KWｈ？の家電
ってことはエアコン28台分に匹敵？
ホンダの5KAクラスの発電機が6台必要になってきますね。この発電機で一時間に約3Lのガソリン消費なんで、3Lｘ6台＝18Lですか
18Lあればリッターカーなら18Lｘ15＝270Kｍも走れちゃうことになります。
ぜんぜんエコじゃないですね。まあ普通は40PSも必要ないのでしょうが、車重が重くなるので必要かと・・・
計算苦手なので間違っているかもしれませんよ(^_^;

ニッカド電池自体も、大量に資源が消費し今問題になっていてる現状で、その電池を使うハイブリッド自体も実は有害なわけで
現状地球に優しいのはリッターカークラスですかね。
電池自体も原始的な電池から大容量のコンデンサー等の開発中で、実際超キャパシタクラスで
ノートパソコンのリチュウム代わりにに搭載した物は一分以内の充電で一時間以上の駆動が可能です。実用化はコストや危険性も含め先行き不明ですが。

お礼

丁寧なご回答、ありがとうございます。

詳細な計算、一度追っかけてみます。
電気は、簡単なようで、やはり発電も蓄電も難しいですね。
というより、クルマという乗り物に要求される出力やその特性、スペース効率が課題を難しくしているのでしょうか・・・。

回答No.5

isoworld

ガソリンエンジンで発電機を回し、その電力でモーターを駆動すれば、発電機とモーター部分にせいぜい７０％程度の効率しかありませんから、それだけエネルギーの損失になりますし、発電機とモーターを車に積めばそれだけ重くなって燃費が下がり、室内スペースも少なくなって現状ではデメリットが多いように思います。
　もっとも車両の駆動・制動をスムーズに制御（コントロール）するためには、機械系の内燃機関（エンジン）よりも電気系のモーターのほうが有利です（制御しやすいわけです）。そういうことから、例えば地方のＪＲ路線を走っているジーゼル車は、ジーゼルエンジンで発電機を回し、その電気エネルギーでモーターを駆動して車両の運転制御が行われています。
　将来、大容量の燃料電池が実用化すれば、エンジンも発電機もなしにモーターで車をダイナミックに駆動できるようになるでしょうね。

お礼

ご回答ありがとうございます。

ディーゼルカーですか。確かにそういうシステムだと聞いたことがあるような気がします。
スペース効率をあまり考えなくて良いモノであれば搭載・実現可能なのですか・・・。

ありがとうございます。

回答No.4

pochi2tama

トヨタ等のハイブリッド車は(エンジンとモータの切替え機構が有ることを除けば)ガソリンエンジンのエネルギー効率の良い所を使って発電していますよね。ただ、高負荷時の出力を電動モータで出す事がバッテリ等の制限もあり困難なため「ハイブリッド」になっているのだと思います。

＃バッテリも高容量になるとガソリンと同様、破損時の危険性が高い。

ここを突き詰めて行くと、「エンジンで発電して大型バッテリーに貯める」のではなく、ガソリンから直接水素を取り出す燃料電池を使って(更に小型のバッテリが必要になるかどうかは燃料電池の性能によるので自分には分かりかねますが)ガソリンを燃やすことなくモータを駆動するようになると思います。実際に開発もしているようですし。

＃現在の燃料供給系(ようするにガソリンスタンドによる燃料補給)をとりあえず使いまわすにはこの方法が一番手っ取り早い。
＃ガソリン使用の燃料電池であれば現状エンジンで熱エネルギとして捨ててしまう分が無くなります。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

燃料電池ですか。もうちょっと普及までには時間がかかるのかな、と感じています。
いずれは、燃料電池も含めて、プラグインＥＶなど、電気で走るクルマが主流になってくるのだと思いますが、
それまでの”つなぎ”の技術としてハイブリッド等があり、そのひとつとして質問させていただいたような技術
がありえないのかな、と考えていました。

燃料電池も、もっと良く調べて勉強してみる必要がありますね。ありがとうございます。

回答No.3

lowrider_2005

何年も前（5～10年の間）のデトロイトだかのモーターショーに、外国のメーカー（GMだかボルボだか、そんなところ）がまさにそういうクルマをコンセプトカーとして出していましたよ。
記憶があいまいですいませんが。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
一度調べてみます。

回答No.2

tetsumyi

mama-yaさんの考え方は正しいと思いますし、このような構造を採用している車もあったと思います。
だだ、内燃機関の場合、燃料が持っているエネルギーの変換効率は理論的に２０～３０パーセントです。
モータが電気を力学エネルギーに変換する効率は９０パーセント以上ですから効率の良い発電をしてバッテリーを使ったほうがはるかにエネルギーの有効利用となります。
いずれにしても化石燃料を使った発電は消滅しようとしています。

お礼

早速のご回答、ありがとうございます。

なるほど「化石燃料を使った発電は消滅」とは正鵠を得たご指摘。
確かにそうですね。クルマの歴史が変わろうとしている時代に、前時代の技術にこだわっていてはいけない、
そんなご指摘に聞こえてきました・・・。