トヨタのハイブリッドシステム「THS」の変遷を振り返る! 現行ハイブリッド車についても解説 (1/2ページ)

トヨタのハイブリッドシステム「THS」の変遷を振り返る! 現行ハイブリッド車についても解説

この記事をまとめると

■トヨタのハイブリッドシステム「THS」の変遷を振り返る

■ボディタイプ別にシステム構造が変わっている

■搭載されている現行車種についても解説

世界に衝撃を与えた技術!

 多くの人が「ハイブリッド車=トヨタ」とイメージするほど、ハイブリッド車を世に広めたトヨタ。

 1997年に登場した初代プリウス以降、数多くのハイブリッド車を発表してきました。

 そんなトヨタのハイブリッドシステムについて、その仕組や進化の歴史、また現行ハイブリッド車のラインナップを紹介していきます。

トヨタのハイブリッドシステムとは

 THS(トヨタハイブリッドシステム)と呼ばれるトヨタ独自のハイブリッドシステムは、初代プリウスに初めて搭載され、現在まで多くの車種に搭載されてきました。

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初代プリウスのフロント画像はこちら

 もちろん初代プリウスと現在、コンパクトカーからフラッグシップセダンまで幅広い車種に搭載されているシステムは大きく異なっています。共通するのは遊星歯車を用いた動力分割機構を装備し、変速機が発電用モーターと駆動用モーターを制御することです。

 エンジンからの入力をプラネタリアギアキャリア、発電機の軸をサンギヤ、出力はリングギアという構成の遊星歯車機構がエンジンと発電機を自在に操るのがTHSのポイントとなります。

 簡単に説明すると遊星歯車を用いてエンジンと2つのモーターを連結、路面状況に応じてEV走行、エンジン+モーターによる走行、(充電しながら)エンジンのみの走行と切り替えることができるシステムで、これをモーターと遊星歯車のみで行うところがTHSの大きな特徴といえるでしょう。

 知らない方も多いかもしれませんがトヨタはこの独創的なTHSの特許を無償で公開しています。ただ、世界中のメーカーが遊星歯車を使ったハイブリッドシステムを採用しないのは、制御が複雑すぎてシステムを簡単に開発できないといった事情があるようです、逆をいえば、トヨタの高い技術力があったからこそTHSは開発できたといえます。

THSとバッテリーの進化

 世界初となるパラレル式シリーズハイブリッドを搭載し1997年に登場した初代プリウス。1.5リッター直4エンジンに最高出力44psのモーターを組み合わせたこのシステムがTHSの第1世代と言われています。

初代プリウスのエンジンルーム画像はこちら

 またバッテリーは単一電池サイズの丸形セルを6本並べ40個組み合わせた74kgのニッケル水素電池を搭載していましたが、マイナーチェンジで角型モジュールとし小型化を図りました。

 2003年にデビューした2代目プリウスには第2世代となるTHSⅡを搭載。時速55km以下での使用に限りますがEV走行が可能となりました。

2代目プリウスのエンジンルーム画像はこちら

 また後輪にモーターを搭載し4WD化したE-Fourをハリアーなどに採用したこともこの時代です。

 2009年に登場した3代目プリウスにはエンジンを1.8リッターに拡大しモータートルクを増幅させるリダクション機構が備わったTHSⅡを採用。このシステムから第3世代と区分けされています。

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 また3代目プリウスをベースに開発されたステーションワゴン、プリウスαの7人乗りには初めてリチウムイオン電池が搭載されました。

 4代目プリウスが2015年に登場しましたが、搭載されるハイブリッドユニットは名称こそTHSⅡのままですがシステムのほぼすべてに改良が加えられ、さらなる低燃費を実現。このシステムからが第4世代と言われています。

4代目プリウスのエンジンルーム画像はこちら

 またアクアに搭載されたバイポーラ型ニッケル水素電池は小型化かつ大電流を流すことができる新時代のバッテリー。省燃費に貢献するのはもちろん、バッテリーを高出力化したことでより高い速度域までEV走行を可能としました。

 そして2022年に登場したノア/ヴォクシーに搭載されたTHSからが第5世代となります。ギヤトレーンの小型化と低粘度の専用フルード(オイル)が特徴で高効率のハイブリッドシステムとして注目されています。

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多彩なハイブリッドシステム

 現在、多くのハイブリッド車をラインナップしているトヨタですがTHSも様々な車種向けに用意しています。THSの代表的なシステムを紹介していきましょう。

■コンパクトカー向け(ヤリス、アクア)

 1.5リッター直3エンジンに2モーターのTSHⅡを組み合わせたハイブリッドシステム。エンジンの最高出力は91ps、最大トルクは12.2kg-m。平行軸ハス歯歯車を採用した走行用モーターは最高出力80psを発揮します。

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■プリウスクラス向け(プリウス、カローラ他)

 ハイブリッド専用エンジンとなる2ZR-FXE型1.8リッター直4に2モーターを組み合わせたハイブリッドシステム。エンジンはポート噴射式で、バッテリーはリチウムイオとニッケル水素を用意し、車種のグレードや駆動方式などに合わせそれぞれを搭載しています。

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■ミニバン向け(ノア、ヴォクシー)

 現行ノア/ヴォクシーに搭載されているハイブリッドシステムは先代から電動モジュールを刷新した第5世代のTHS。ギヤトレーンやデフユニットを小型化したことが特徴です。最高出力98psの1.8リッター直4エンジンに2つのモーターを組み合わせWLTCモード燃費は22.0km/Lとなりました。

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■MクラスFFセダン向け(カムリ他)

「ダイナミックフォースエンジン」と呼ばれる2.5リッター直4エンジンにモーターを組み合わせたハイブリッドシステム。アシストモーターを平行軸配置としトランスアクスルのコンパクト化を実現しました。バッテリーはリチウムイオン式を搭載しています。

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