開発責任者が語る環境への想い

プリウス開発責任者 豊島 浩二 2016年1月13日取材

プリウス開発責任者 豊島 浩二

1997年に世界初の量産ハイブリッド車としてデビューし、エコカー時代を切り拓いてきたプリウスが、2015年12月、4代目に生まれ変わりました。ハイブリッドシステムはより高効率化されて大きな進化を遂げ、大改良されたエンジンの最大熱効率は世界トップレベルの40%を実現。究極の空力ボデーを身に纏い、高張力鋼板やアルミニウム合金を多用して実現した軽量化などによって、燃費性能はガソリン車世界No.1のJC08モード40km/Lを達成しました。
さらに、徹底的に鍛え上げられたボデーは安心・安全で気持ちの良い走りを実現。待望の4WDシステムも新たに設定され、安全面でも最新の予防安全装備を搭載するなど、環境性能に特化したハイブリッド車のイメージを覆すような、五感で感じ取れる “純粋に魅力あるいいクルマ”に仕上がりました。
こうした4代目プリウスの革新を生み出したのは、「TNGA」と呼ばれるトヨタのクルマづくりの構造改革。すべてを「ALL NEW PRIUS」として捉え、進化と変化を同時に叶えました。
そんな常に時代を先駆けるプリウスの企画・設計・開発の責任者として、現場で指揮を執り続けたのはチーフエンジニアの豊島浩二。これまでにも3代目プリウスやプリウスPHV、EVなどの企画・開発に携わってきた次世代環境車のスペシャリストが、エコカーのアイコンともいえるプリウスの環境性能を中心に、クルマづくりを通じた社会への貢献についてその想いを語ります。

プリウス開発責任者 豊島 浩二
プロフィール(2016年1月13日取材)

プリウス開発責任者 豊島浩二

所属
製品企画本部 チーフエンジニア
略歴
大阪府出身。1985年トヨタ自動車に入社し、ボデー設計部に配属。カローラの設計室などで17年間ボデー設計に携わる。2001年にレクサスLSの製品企画室に異動し、LS460とLS600hを担当。その後、チーフエンジニアとして欧州向け商用車を担当し、2010年にはBREV開発室でEVの企画を開始。2011年11月、次世代環境車全般を取りまとめる部署「ZF」において、3代目プリウス、プリウスPHVのチーフエンジニアに就任、現在に至る。
また、クルマの地域社会への貢献のため、災害に強い地域を目指した外部電源の普及活動「SAKURAプロジェクト」を主宰している。

プリウスのDNAである環境性能の進化とTNGAによる変化の二人三脚

プリウス開発責任者 豊島 浩二

-エコカーのアイコンともいえる4代目プリウスの環境目標をどのように捉え、開発に取り組んできましたか。

私が次世代環境車全般を取りまとめる部署に異動になったのは2011年12月です。
当時、私に与えられたミッションは、プリウスのモデルチェンジの開発責任者を務めるだけでなく、TNGAの頭出しとして4代目プリウスを市場に送り出すことでした。TNGAの考え方というのは、もっといいクルマづくりをスタートにして、クルマづくりの構造改革を行うことです。
つまり、4代目プリウスには、新しいエコカーとしてのアイコンという位置づけだけでなく、トヨタ車のクルマ作りが変わるというキーアイコンがありました。そのため、私は4代目プリウスをエコカーの枠内で育てるのではなく、新たなTNGAというクルマ作りの改革の中で、エコカーから巣立たせるような思いを持って開発に当たりました。
まず始めに考えたことは、「環境」というワードを広義の意味で捉えようと思いました。
一つは地球環境、もう一つは社会環境です。
地球環境を良くすることはプリウスの持つDNAです。そして、社会環境を良くするDNAがTNGAです。
地球環境の点は、徹底的に環境性能を上げていくこと。そのためには走行時の環境負荷をこれまで以上に削減するために、燃費目標40km/Lという高いハードルを開発当初から決めて、それを達成していくことにしました。社会環境は色々ありますが、まずクルマが社会に対して果たさなければいけない責任は、事故のない世界を作ること、つまり事故ゼロを実現することです。そして、これは安全なクルマを目指すトヨタ自動車の究極の目標でもあります。

プリウス開発責任者 豊島 浩二
プリウス開発責任者 豊島 浩二

今回TNGAで基本性能を向上した目的は、決して走りの楽しさをレベルアップするということだけを目指したわけではありません。4代目プリウスは、従来型よりもぐっと低くなった低重心パッケージとなっていますが、低重心によって走行時のクルマは安定します。安定とは自分が思った通りにクルマが動いてくれることで、運転時のストレスを軽減できます。人を低く座らせるのも、より自然な状態で運転をすることができるからです。
これまでのプリウスは少しアップライトな運転姿勢を設定していたため、長時間運転していると疲れやすかったのではないかと感じています。乗降性とのバランスを見極めながら、より自然で快適な運転姿勢を追求することで、長距離運転も街中の運転も、疲れにくく、より楽に、安心して運転していただける。それが事故のない世界に一歩近づくという位置づけでTNGAを捉えています。
その上で予防安全の観点から安全装備「TSSP」(Toyota Safety Sense P)を設定しました。

TNGAはプラットフォームの構造改革ということで、骨格部分のように思われがちですが、ハイブリッドシステムもTSSPもTNGAのパーツです。その理由はみんなが広く使っていただけるものだからです。どのようなクルマに限らず、同じように使っていけるものを作ろうというのがTNGAの元々の考え方であり、目的の一つだからです。TSSPを積極的に使っていこうというのも、事故を減らすことができ、社会環境に貢献することになるからです。
また、自然災害の多い日本では、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車が持つ「外部給電機能」もTNGAの発想から生まれた装置です。そういったさまざまな機能部品をしっかり取り入れることで、地球環境だけでなく、社会環境も含めてプリウスは環境を良くしていくという考え方で開発を進めてきました。

TNGA(Toyota New Global Architecture)

『もっといいクルマをつくる』 世界各地のお客様の多様なニーズや声にお応えし、笑顔になっていただけるクルマづくりをすること。それは今も昔も変わらないトヨタのクルマづくりの原点です。お客さま一人ひとりの期待に応えるため、「いいクルマ」に求められるものを4つのゾーン「ワクワク・ドキドキするクルマ」「魅力的でしかも実用的なクルマ」「働く人々を助けるクルマ」「時代に先駆けるクルマ」の4つのゾーンに分け、それぞれにデザイン・走行性能・乗り心地・装備など味つけが異なるいいクルマづくりを追求しています。
併せて、「道がクルマをつくる」ように、世界各地域のお客様に喜んで受け入れていただけるクルマづくりにも取り組み、「開発・設計から生産、販売・サービスまで、一貫したグローバル化・現地化」を実現しています。
このようにお客さま、地域によってさまざまな「いいクルマ」を、もっと賢く、もっと効率的に、しかもお客さまの感性にもっと訴えるような商品にしっかりと仕上げていくための活動が、「トヨタ・ニュー・グローバル・アーキテクチャー(TNGA)」です。

燃費向上は細かく地道な技術開発の積み重ね

-プリウスのDNAである環境性能について進化した点を教えてください。

まず燃費についてはチャレンジ目標として40km/Lを設定しました。もちろん40km/Lという数字のインパクトもありますが、周りの期待もそこにあったのではないでしょうか。実際、39.8km/Lと40.0km/Lでは捉え方が全く違いますから。
ただ実際に開発段階で燃費向上のアイテムを積み上げてもなかなか40km/Lを実現するのは難しい。2代目から3代目の燃費向上率を考えると、3代目から4代目の燃費向上率はかなり高いハードルです。

■2~4代目プリウスの低燃費化の推移(JC08モード)
2~4代目プリウスの低燃費化の推移(JC08モード)
プリウス
プリウス

例えば、空気抵抗を減らすとともにエンジンの暖気を促進するグリルシャッターという装備を新たに全車標準設定したのですが、開発当時、この装備はレクサスGSにしか搭載されていませんでした。これで燃費は1%向上します。1%というと40km/L の燃費で換算すれば400mになります。400mの走行距離を延長するためにこの装置を採用するのは、とてもコストが見合うものではありませんでした。それでもプリウスに組み込むことによって、これもTNGAのパーツとなりました。

こうした積み上げをやっても、まだまだ目標に到達しない。そうするとまたアイテムを追加して、ハードで賄えない部分は制御で対応していくという繰り返しです。実際、発表の半年前まで数値目標を達成できていない状況だったので、40km/Lという数字は本当に高いハードルでした。

ハイブリッドシステムは大きく進化しています。名前こそ従来通りのTHS-Ⅱのままですが、効率を含めすべてを作り変えています。大枠で説明すると、スペースの有効活用と燃費向上を実現するシステムの小型軽量化と損失低減により燃費を向上させています。

エンジンは3代目プリウスに搭載した高熱効率エンジンにさらに磨きをかけ、世界トップレベルの熱効率「40%」を達成しています。今回エンジン部分も改良となっていますが、どの部品をとっても同じ部品はありません。熱効率を向上させることはノッキングとの戦いなので、ノッキング制御のために水の回し方を含め様々な改良を積み上げてやっと1%程度の向上です。熱効率が良いといわれるディーゼルエンジンが42%程度なので何とかそこまでは目指していきたいとは考えていますが、ハイブリッドの世界でいうと、そこまで上げていくのが効率的なのか、あるいはより電動で走らせた方が効率的なのかを天秤にかけながら検討していくことが今後の課題だと思います。

プリウス
プリウス
■ハイブリッドシステムの主要低燃費技術
新モーター 新巻線方式を用いた高回転モーターを新開発
小型化や高出力密度化を実現
トランスアスクル モーターの複軸配置やリダクションギヤの平行軸歯車化(プラネタリギヤから変更し低損失化)などにより、従来型に対して小型化、かつ約20%の損失低減を実現
パワーコントロールユニット 低損失素子を採用し、約20%の損失低減を実現
また、小型化したことでトランスアクスル直上搭載を実現
従来ラゲージスペースに設置していた補機バッテリーのエンジンルームへの移動を可能とした
ハイブリッドバッテリー 高出力密度化したリチウムイオン電池を採用
ニッケル水素電池共に新開発し、高性能・小型化を図りリヤシート下への搭載の実現と燃費向上に貢献
■最大熱効率40%実現のための取り組み
クールエアダクト 低フードのボデーに対応するため、エアクリーナーを小型化
高速走行時に大量の外気を導入するための専用の吸気開口を設定
冷たい空気(冷たいほど高密度)を吸うことができ、燃焼効率を向上
大容量クールドEGR EGRガス(再循環された排気ガス)を各気筒により多く流入させ、かつ均等に分配されるように、
インテークマニホールドのEGR分配通路の構造を変更し、より効率の良い燃焼に
吸気ポートの形状変更 吸気ポートの形状を変更することでタンブル方向の気流を直線化
逆タンブルの気流成分も低下させ、タンブル比を0.8から2.8へと向上

日常使いに最適なE-Fourを設定

プリウス

-今回、待望の4WDが設定されました。環境性能を実現するために大変だった点は何ですか。

以前から、寒冷地のお客様には「プリウスに4WDを設定してほしい」という声をたくさんいただいていました。そのために企画段階から4WDモデルを設定することを決め、開発に当たりました。
4WDの最大の課題は重量や駆動損失が増えるため、燃費が悪くなってしまうことです。それでもお客様がプリウスの4WDをお求めになる最大の理由は燃費にあります。そうなると4WDであっても、必然的に3代目の燃費値を超えなければなりません。
克服すべき大きなポイントはシステムのコンパクト化とレイアウトでした。簡単にいうと、後輪を駆動するモーターと動力分割機構などで構成されたアクスルを小型化して重量増を最小限に抑えました。小型軽量の新E-Fourというわけです。滑りやすい路面で、スムーズに4WD状態に切り替えることで、発進性や走行安定性をアシストする日常使いに最適な4WDです。
4WD車のバッテリーはすべて2WD共用の低温特性にすぐれたニッケル水素電池を搭載しています。これも技術の進歩によって小型・軽量化されているため、低燃費に貢献しながら、足元のスペースや荷室容量もしっかり確保しています。何度も寒さの厳しい地域で試乗を重ね、3代目を凌ぐ34.0km/Lの燃費を実現することができました。

プリウス

あくなき性能の検証とプリウスカップからヒントを得た実燃費向上のアクセルワーク

-実燃費向上の取り組みはありますか。

プリウスは、燃費の良い究極の空力フォルムを目指してトライアングルシルエットを採用しています。
特長は、前に出たルーフ頂点からリアへと流れる穏やかなフォルムで、4代目はルーフ頂点をさらに前に移動してリアをなだらかにすることで空気抵抗を減らし、風の流れをスムーズにしています。
さらにドアミラーやルーフアンテナも空力性能を両立したデザインとしたり、フロアアンダーカバーを設置して床下をフラット化したりすることで風の流れをスムーズにしています。

空力性能

今まではこうした空力性能を検証する際、実際にタイヤを回しての実験はされていなかったのですが、空力性能を極限まで高めるために、実路を高いレベルで再現し、タイヤを回転させて実際の走行時の現象を詳細に解析するために、新たに大型の風洞実験棟を本社テクニカルセンター内に作りました。
ドイツのケルンにあるトヨタの風洞設備は、世界各国のF1マシンの空力テストに使われるなど、世界的に高い評価を得ています。

実燃費という点では、エコ情報画面にも力を入れています。
ハイブリッド車は、発進時からゆっくりとアクセルを踏み込んで徐々にスピードを上げ、エコ画面で表示される最適範囲内でアクセルを踏むことがエコドライブのコツだと思われがちですが、燃費を良くするポイントはそうではありません。実際は、車速を上げるのであれば最適回転数まで上げてから、その後すぐにEV巡行していただく方が燃費は良くなります。加速は「すみやかに」、通常走行は「じわっと」という感じです。これをエコ情報画面でわかりやすく、見える化するために、アクセルをしっかり踏んで車速を上げてくださいという領域を青く表示するようにしました。
このエコドライブのやり方は、販売店とともに2007年から取り組んできた「プリウスカップ」と呼ばれるプリウスによるエコランを競うサーキットレースから分かったことです。
エコドライブはクルマの環境性能を引き出し、燃費向上につながるテクニックです。エコドライブをサポートする画面をもっと活用して、もっとエコに、もっと走る歓びを実感していただきたいと思います。

  • 空力
  • エコ画面

エコな工場でトータルクリーンなクルマづくり

プリウス開発責任者 豊島 浩二

-走行時以外に、素材製造、車両製造などの工程において環境負荷低減の取り組みはありますか。

資源の観点からお話しすると、3代目の時から、高圧バッテリーからインバーターを結ぶ銅線をアルミ線に変更しています。銅は電気伝導率の良さからクルマにとって欠かせない金属ですが、近年、銅の持続可能性という課題が注目を浴びているため、地球に豊富な資源であるアルミを採用することは資源の有効活用につながります。それにアルミの方が銅より軽いため軽量化にもつながります。

車両製造の工程では、プリウスは2代目から、豊田市にある堤工場で製造されています。この堤工場は自然を利用し、自然と調和する工場づくりを目指した「サステイナブル・プラント」のモデル工場です。
ここでは低CO2生産技術と日常改善によるエネルギーに取り組むとともに、テニスコート60面分の太陽光パネルで発電した電力を利用してCO2排出量を低減しています。「エコなクルマは、エコな工場・エコな人から」を実践している、やさしいモノづくりの現場です。

プリウス開発責任者 豊島 浩二

これまで以上にエコカーが普及して環境へ貢献するためのカギがTNGA

-人気のプリウスがさらに普及して環境へ貢献するポイントはどこにあると考えていますか。

エコカーは普及してこそ環境へ貢献します。そのためにはたくさんのお客様にプリウスに乗っていただきたいと思っています。
プリウスというクルマは、初代がハイブリッド車の先駆けとなり、2代目がハイブリッド車普及の先駆け、そして3代目がハイブリッド車定着の先駆けとなるなど、いつの時代も先駆けの存在として挑戦を続け、社会に貢献してきた歴史を持っています。
3代目が発売された2009年から2012年の4年間は、国内販売台数ランキング1位を獲得し、2010年と2012年には年間30万台以上もお買い上げいただいたトヨタの代表車種です。4代目プリウスも発売1カ月で10万台を超える受注をいただきました。

国内ではこうしてたくさんのお客様に支持をいただいていますが、世界各国に目を向けると、まだまだハイブリッド車が特別なクルマとして見られているのも事実です。そのために、今回TNGAという構造改革の中で、純粋に「いいクルマ」づくりを目指しました。環境性能だけでなく、スタイリングも走行性能も、そして安全面のどこを取っても「いいクルマ」に仕上がったと思います。欲しいと思っていただいたクルマがたまたまハイブリッド車だったと感じていただけるように。

2016年には、これまでに販売していなかった中近東などの地域にもお届けできるよう準備を進めています。すべては「エコカーは普及してこそ環境への貢献」という考えのもと、ただ、これまで以上に普及させるためには、どのようなクルマと比較しても遜色ない仕上がりにして、お客様の選択肢に入れていただくことが大切です。そのカギとなるのがTNGAのモノづくりではないでしょうか。

プリウス

ハイブリッドだからこそできること、災害に活躍する外部給電装置もTNGA

-プリウスの外部電源機能を活用した災害に強い地域作り活動について教えてください。

私がプリウスの開発担当になった2011年は、東日本大震災があった年です。この時、外部給電を搭載したエスティマハイブリッドが、当時の真っ暗な避難所に明かりを灯すなどして活躍したことがありました。
これを受け、以降、たくさんのハイブリッド車やPHVに外部給電装置が設定されるようになりました。
そして、私自身も災害時においてクルマから電力を供給するこのシステムが非常に有効であるという想いから、広くこのことを伝える活動に取り組んでいます。
2013年には宮城県警と一緒にパトカーを電源として信号機を点灯させる防災訓練を行ったり、神奈川の高校ではPHVを使った電源活用デモンストレーションを行ったりしてきました。
2014年春からは個人の活動として「SAKURAプロジェクト」を発足し、プリウスの外部電源機能を活用して災害に強い地域作りを検証しています。生徒200人を集めた防災キャンプも3校実施してきました。プリウスの外部給電を使って生徒さん自身が体育館で炊き出しをやりながら一緒に寝泊まりをして、実際に必要な電力量がどの程度だったかを考え、そして災害時にはいろんなことを想定しながら大切にエネルギーを使っていくということを学び取っていただけたと思います。

こうした活動を続けてきたおかげで、2015年にはPHVのウェブサイトの中に外部給電装置のページができ、トヨタ自動車としてこの活動を全国に広げることができるようになりました。個人で取り組んできた「SAKURAプロジェクト」の方は豊田市に引き継いでいただくことになり、私もそちらに参加をして地域密着の活動を続けていこうと思っています。
その時灯りは安心になる。

この言葉は当たり前に生活していると、なかなか実感として受け止めることができない言葉かもしれません。しかし、東日本大震災から得た教訓や学びを後世に伝承し、いざという時には対応できる準備が大切です。
ハイブリッド車だからこそできることは他にもあるかもしれません。さまざまな可能性を秘めたクルマがもっともっと社会環境に貢献していける、そんな“もっといいクルマづくり”をこれからも続けていきたいと思います。

その時灯りは安心になる

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