自動車のハイブリッドに関して、物理学の「エネルギー保存則」で考えてみました

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匿名さんからの質問

自動車のハイブリッドに関して、物理学の「エネルギー保存則」で考えてみました。 対象物理系を「自動車」として行いまして。 １．系に入るエネルギー：ガソリン等燃料 ２．系内で使われるエネルギー １）ガソリンを燃焼させることにより、エンジンからの出力を最終的にタイヤに伝える。 （プラットフォーム） ２）タイヤよ路面間の摩擦抵抗力＋摩擦熱 ３）自動車が空気中を走ることによる、空気抵抗力 ４）エンジンから排出される排気ガス（熱の放出） ５）エンジン駆動力で発電機を駆動する力。 このように考えた場合、 ハイブリッドは「エンジン」と「モーター」で動きます。 系概念からすると、「ガソリン」がエンジンを駆動させ全てのエネルギーにまず変換します。 次に、エンジンで駆動させるか、エンジンで発電機を駆動させ発電させます。 すると、エンジンだけの自動車とモータを組み合わせたものでは、使用されるエネルギーは「ガソリン」 だけのため、なぜハイブリッドの法が燃費が良くなるのでしょうか。 エンジンのエネルギーを路面に伝える効率 ① エンジンのエネルギーを発電機で発電させ更に逐電させモーターのエネルギーを路面に伝える効率② どう考えても、②は発電機→電池→モーターと効率が悪くなる気がします。 しかし、実際にはハイブリッドの法が燃費が良くなるようです。 なぜでしょうか？ 教えてください。 エンジン
realitydream2014さんへ う〜〜む・・・(^^;) 色んな所から理解を深めて頂かなきゃいけない様ですので、少々長く成りますがお付き合い下さいな。 先ず、、、 「全て」、100%、と言うのは自然界では在り得ません。絶対に。 だから「効率」が問題に成って来る。 これが1点目ですが、基本中の基本なので、解って下さいな。 で、「ハイブリッド」ですが、 >ハイブリッドは「エンジン」と「モーター」で動きます。 では無いんですね。電動と、電動によるエネルギー回生、を分けて考えて下さい。 トヨタがプリウスで始めた「ハイブリッド」は、 ・制動で発電して、それを次の加速に回す のが骨子です。素人さんにも解り易い宣伝文句に成りました。d(^^;) ですがこれだけだと、高速道路の連続走行の様な、加減速の繰り返しが少ない状況では燃費低減が期待出来ません。 のでもう一手、大事な要素として ・十分に発展し一般化していたオットーサイクルエンジンから、膨張比を高める事で熱効率が良いミラー(アトキンソン)サイクルエンジンに代えた。 を加えています。 100km/hでも、加速しないんならば20psも有れば十分。それ以上の馬力(= 排気量?)は加速余裕の為。 排気量当たりでは低出力に成ってしまうミラーサイクルエンジンを、電動の補助を加える事で実用的システムにした。。。と言う事なのです。 ここからちょっと余談。 エンジンは、燃焼で得た高圧を膨張させる事で仕事に変換し、取り出す物である。 と言うのは良いですね? じゃあ、幾ら位膨張させれば良いのか? 良く、ディーゼルは「高圧縮比だから燃費が良い」等と未だに言われたりしますが、圧縮はそもそも「無駄仕事」ですから、しなくて済むならしない方が良い。(蒸気機関はシリンダーとピストンでは圧縮しなくても立派に仕事をしていた d(^^;) 大事なのは、膨張比。 ですが、大きければ大きい程、理論的には変換効率は良く成って行く一方で、摩擦損も増えて来ます。から、何処かで両者が拮抗してピークを描き、それ以上では却って低下する一方に成る。。。 このピークが、マツダがSKYACTIVEコンセプトで実現して来た様に膨張比14なのです。が、、、 ・圧縮比14では高過ぎて自己不正着火を起こして壊れてしまうガソリン ・圧縮比14では低過ぎて冷間始動性や低回転低負荷で綺麗な燃焼が獲得出来ないディーゼル と、どちらも簡単には実現出来ない日々が続いて来たのでした。 初代プリウスで圧縮比13.5、3代目では圧縮比13と退化してしまった物の、旧来の限界と看做されて来た10前後から大きく引き上げられたのが、大きな変化点だったのです。 プリウスで採用された遅閉じ式ミラーサイクルは、充填効率が最大に成る下死点後40〜55°で閉じる設定だった吸気弁を、70°とかの様に遅く迄開けておく様にし(可変式ならもっと遅く迄)、一度吸い込んだ新気をポートに吐き戻す事で圧縮比だけ下げます。 だから、膨張比13.5、圧縮比10とすると、1.5Lの排気量は 1.5×10／13.5＝1.11 と、実質1.1L分の力しか発揮しない事に成ってしまう。(加えて4〜5000rpmと低回転型) ので、電動の補助とTHSで組み合わせたのでした。d(^^) 尚、純機械式と言えど、馬力は食います。トラック用の400ps位を出力出来る変速機では、潤滑が跳ね掛け式だと20ps位食ったりする様です。(だから、歯車を単純な斜歯から、2枚を互い違いに組み合わせた山歯にてスラスト力での摩擦を低減したかったりする。が大きく重く高く成る) 以上、纏めますと、「ハイブリッド」では ・制動で発電して回生する ・オットーサイクルからアトキンソンサイクルミラーシステムのエンジンに代えた の2点で熱効率Upを果たした、と言う事です。 更に余談 f(^^;) >使用されるエネルギーは「ガソリン」だけのため、 >なぜハイブリッドの法が燃費が良くなるのでしょうか。 全ては燃料が持つエネルギーから、という事に気付く事は、とても大事ですね。(^^) ならば、、、ガソリンエンジンの熱効率がディーゼルを凌駕する程に進化したならば、何もディーゼルを小型自動車に無理矢理押し込めようと頑張る必要は無いんだ、と言う事もお解り下さいな。(苦笑) 詳しくははこちらをご一読あれ。 https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13133981928

#燃料電池車

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この質問「自動車のハイブリッドに関して、物理学の「エネルギー保存則」で考えてみました。 対象物理系を「自動車」として行いまして。 １．系に入るエネルギー：ガソリン等燃料 ２．系内で使われるエネルギー １）ガソリンを燃焼させることにより、エンジンからの出力を最終的にタイヤに伝える。 （プラットフォーム） ２）タイヤよ路面間の摩擦抵抗力＋摩擦熱 ３）自動車が空気中を走ることによる、空気抵抗力 ４）エンジンから排出される排気ガス（熱の放出） ５）エンジン駆動力で発電機を駆動する力。 このように考えた場合、 ハイブリッドは「エンジン」と「モーター」で動きます。 系概念からすると、「ガソリン」がエンジンを駆動させ全てのエネルギーにまず変換します。 次に、エンジンで駆動させるか、エンジンで発電機を駆動させ発電させます。 すると、エンジンだけの自動車とモータを組み合わせたものでは、使用されるエネルギーは「ガソリン」 だけのため、なぜハイブリッドの法が燃費が良くなるのでしょうか。 エンジンのエネルギーを路面に伝える効率 ① エンジンのエネルギーを発電機で発電させ更に逐電させモーターのエネルギーを路面に伝える効率② どう考えても、②は発電機→電池→モーターと効率が悪くなる気がします。 しかし、実際にはハイブリッドの法が燃費が良くなるようです。 なぜでしょうか？ 教えてください。 エンジン」に答えてみる

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燃料電池車の知っておきたい情報

燃料電池車に関する基本的な情報まとめです。

とは？

「wikipedia」に記載されている「」の情報を元にした詳しい情報を見ることができます。

燃料電池車に関するQ&A

燃料電池車に関する他のよくある質問

燃料電池車の知りたいことや、みんなが疑問に思っている 燃料電池車に対する質問がたくさんあります。詳しい人からの回答もたくさん集まっているので 燃料電池車への疑問が解消されます

みんなが知りたい質問

何時に成ったら中国製燃料電池自動車（FCV）が日本に 進出して来るでしょうか？中国製FCVは日本で売れるの？ 中国製燃料電池車が日本に進出して売れる可能性は 十分にあり得るでしょうか？ 日本国内で中国車メーカーのディーラー店とか販売店が あちこちに出来て国内で売れる可能性はあり得ますか？ 日本の街中で中国車が見かける期会は増えるでしょうか？ 中国製燃料電池車は日本に進出してきますか？

みんなが知りたい質問

産が新たに開発したバイオエタノールを使った燃料電池車は日本では普及しないのでしょうか。
テレビなどではほとんど報道されていませんでしたが、水素製造に化石燃料や電力などを使う普通の燃料電池車よりずっとエコだと思います。
また、ブラジルのようにエタノールスタンドは日本にはできるでしょうか。

みんなが知りたい質問

よく自動車関連のニュースや経済関連のニュースとかで 「燃料電池車で日本が中国に負ける日」っと記載されてるけど あれってどんな意味があるんですか？ 中国の自動車メーカーでも燃料電池自動車を造る事は 実際に出来るでしょうか？ 本当に中国車は日本車を追い越す事は出来るでしょうか？

みんなが知りたい質問

普通乗用車、 電気自動車vs燃料電池車 どっちが主流になる。

みんなが知りたい質問

燃料電池車について。
思ったのですが、わざわざ水素と酸素反応させて電気を取り出すより、水素をそのままガソリンの代わりに燃やしてクルマを動かすことってできないんですか？効率が悪いとか、危険すぎるとか？または、そこまで技術が無いとか？

みんなが知りたい質問

燃料電池車ってこの先本当に世間一般に普及するん でしょうか？10年先もハイブリッドが天下な気がしますけど？

みんなが知りたい質問

中国の自動車メーカーは自動車技術で日本を追い越す事は 本当に可能でしょうか？中国の自動車メーカーは自動車技術で 日本の自動車メーカーを追い越す事は出来ますか？ それとも技術的には不可能でしょうか？ それから中国の自動車メーカーは燃料電池自動車を 造る事は出来ますか？それとも不可能でしょうか？

みんなが知りたい質問

ハイブリッド車について… 今、プリウス30に乗ってて… 秋から新型プリウスのPHVに乗り換えます！ で、質問なんですが… よく、車の雑誌で… このハイブリッドは元を取るまで何年かかるとか書いてあるんですが… ハイブリッド車やPHVのの車に乗ってる人って… 元を取るとかの考えってないと思うけど… 元に俺は… ハイブリッド車を選ぶ時… 何年乗ったら元が取れるなって… 考えた事はないよ（笑） ハイブリッド車、PHV車に乗ってる方々… 元を取るって…考えってありますか？？ 俺は… 最先端の技術の車に乗りたくて、ハイブリッド及びPHV車を選びます！ インフラ整備が整えば… 燃料電池車を選びたい！

みんなが知りたい質問

プリウス中古価格大暴落！ カリフォルニア州において、プリウスをはじめとするハイブリッド車が正式に「環境対応車としては認められない」ことになりました。
いよいよハイブリッド車が終 焉を迎えます。
日本市場でもプリウスやアクアの中古価格が暴落します。
多分、日本でもハイブリッド車の優遇策はなくなっていくでしょう。
電気自動車は走行距離と充電時間に課題が！ 燃料電池車は水素ステーションの数に課題が！ 繋ぎ技術のハイブリッド車がなくなってしまうのは致し方ありません。
質問です。
私は ①電気自動車はフル充電時間が10分以内にならなければ駄目だと感じます。
②燃料電池車はガソリン車並みの充填時間であり走行距離はガソリン車を上回ります。
③その他の技術が登場するか。
今後25年間を見据え主役をご教示ください。

みんなが知りたい質問

風力発電で車を動かす？ アベ総理が公表した福島で風力と太陽光で発電し、水を分解して水素を発生、貯蔵してオリンピックの車の燃料にしようする作戦。
横浜でも始めるそうですが、 このシステムを官庁、学校、病院等に導入して於けば、万一の停電でも困らないのでは？交通信号機もこのシステムを組みこんでしまえば電気代も安く済むのではありませんか？ https://www.toshiba.co.jp/about/press/2016_03/pr_j1401.htm 燃料電池＝水素エンジンは将来は主流になるのですが、日本が世界の先頭を切って輸出したら、おお儲けできませんかね。

みんなが知りたい質問

中国の自動車メーカーと韓国の自動車メーカーは 燃料電池自動車を造って居ますか？ そのうち日本の自動車メーカーを追い越して 世界優位の自動車メーカーに成れますか？ 中国の家電メーカーと韓国の家電メーカーが 日本の家電メーカーを追い抜いて世界優位の家電メーカーに 成ったのと同じように 中国の自動車メーカーと韓国の自動車メーカーは 日本の自動車メーカーを追い抜いて世界で売れるように 為り得ますか？ 日本にも中国車と韓国車が街中で見かける 期会が増えて来る様に成りますか？ 貴方は中国の自動車メーカーで造られた燃料電池自動車と 韓国の自動車メーカーで造られた燃料電池自動車 何方に乗って買いますか？ 貴方は中国製の自動車と韓国製の自動車 どちらの方に買いますか？

みんなが知りたい質問

水素タンクについて教えてください。
トヨタの燃料電池車（MIRAI）で水素タンクが搭載されてますが、 その生産場所（メーカ）を知りたいと考えてます。
ネットで検索しても、東レの新素材技術、宇部興産の技術にて、 トヨタ自社工場にて生産しているとなってますが、 信憑性が？です。
生産場所、生産者、また東レと宇部の関与の仕方など ご教示いただければ助かります。

みんなが知りたい質問

ホンダがトヨタに続き燃料電池車を発表しました。
将来的には水素ステーションなどのインフラが整備され、燃料電池車が普及すれば、かなりの環境改善に繋がることと思います。
が、その水素は、どのように作られるのでしょうか？

みんなが知りたい質問

僕が免許取る2年後にはガソリンを撒き散らして走る車の走行は禁止されてますかね？ 将来走り屋系のスポーツカーに乗りたいと思っています。
いつかは電気自動車や燃料電池車ばかりのつまんない時代になるんでしょうか？

みんなが知りたい質問

燃料電池自動車はコンパクトカーにまで普及すると思いますか？

みんなが知りたい質問

素朴な疑問です。
自動車業界には自動運転や水素燃料という技術がすでに近づいてきておりますが、例えば水素を主燃料とする燃料電池自動車が完全に普及すればガソリン価格はどうなると思いますか？単純に需要が低下し て価格が大幅に下がるんですか？そうなれば逆にガソリン車の方が経済的に楽になる場合もあるってことですかね？まあ、ずいぶん先の話だとは思いますが、、、。

みんなが知りたい質問

燃料電池車から水ってどれだけ出るのでしょうか？ ガソリン車からも水は出ていますが、気になったことなどありません。
燃料電池車からは気になるぐらい出るのでしょうか？ *水素社会のラッシュ時には首都高の路面が湿るとか、ありますか？

みんなが知りたい質問

車関連の特許数は世界でどこが多いのでしょうか？ 日米独あたりが一番特許は多そうですが特許の数で言えばどこが多いのでしょうか？ TOYOTAが燃料電池車の特許を無償開放したり、ベンツもエアバッグの特許を無償公開したりしてますがこういうのも含めてこの特許がなければ今車は作れないというような重要な特許はどこの国が多く持っているのでしょうか？

みんなが知りたい質問

トヨタのミライは水しか排出しない究極のエコカーとのことなので購入しようとしたのですが、なんと納車が2018年以降になるとのことでした。
また、水素ステーションも近所どころか県内に一つも無いとのことで、購入を断念しました。
トヨタは本当に燃料電池車を売る気があるのか疑問です。
もしかして単なるトヨタの宣伝のため看板用に作ったのではないかとも思います。
皆さんはどの様に思われますか？

みんなが知りたい質問

世界で初めて燃料電池車を大量生産したのはトヨタですか？

みんなが知りたい質問

トヨタ・ミライのマイナーチェンジはいつ頃になるでしょうか。
ミライは初めての燃料電池車ですから改善箇所は多いと思うので、マイナーチェンジのタイミングで購入したいのです。
通常の車だと3年位だとは思うのですがどうでしょう。
それともフルモデルチェンジを狙った方が良いでしょうか。

みんなが知りたい質問

燃料電池自動車が一般に多く普及しだすのは、何年後位ですか？

みんなが知りたい質問

TOYOTA燃料電池車ミライの納車が3年待ち、 3年あれば技術も躍進してたり、値段も下がってそうな気がします。
が、こういうの買う客は、そんなのかんけぇねぇっ！てこと？

みんなが知りたい質問

将来有望と言われている燃料電池車では、燃料電池のコストダウンが大きな壁と聞いています。
それなら水素を燃料にして従来のエンジンを動かすハイブリッド車にすれば、燃料電池より安くて排気は水で同じですから、環境性も良く早く普及するのではないかと思いますが、そんなこと考えているメーカーはないですか。